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Java提高篇 —— Java浅拷贝和深拷贝

發布時間：2023/12/13 java 47 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Java提高篇 —— Java浅拷贝和深拷贝小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

一、前言

? ? ? ?我們知道在Java中存在這個接口Cloneable，實現該接口的類都會具備被拷貝的能力，同時拷貝是在內存中進行，在性能方面比我們直接通過new生成對象來的快，特別是在大對象的生成上，使得性能的提升非常明顯。然而我們知道拷貝分為深拷貝和淺拷貝之分，但是淺拷貝存在對象屬性拷貝不徹底問題。下面我們就具體來看一下深淺拷貝問題。

二、定義

首先來看看淺拷貝和深拷貝的定義：

? ? ? ?淺拷貝：使用一個已知實例對新創建實例的成員變量逐個賦值，這個方式被稱為淺拷貝。

? ? ? ?深拷貝：當一個類的拷貝構造方法，不僅要復制對象的所有非引用成員變量值，還要為引用類型的成員變量創建新的實例，并且初始化為形式參數實例值。這個方式稱為深拷貝。

? ? ? ?也就是說淺拷貝只復制一個對象，傳遞引用，不能復制實例。而深拷貝對對象內部的引用均復制，它是創建一個新的實例，并且復制實例。

? ? ? ?對于淺拷貝當對象的成員變量是基本數據類型時，兩個對象的成員變量已有存儲空間，賦值運算傳遞值，所以淺拷貝能夠復制實例。但是當對象的成員變量是引用數據類型時，就不能實現對象的復制了。

三、淺拷貝

我們先看如下代碼：

public class Person implements Cloneable{/** 姓名 **/private String name;/** 電子郵件 **/private Email email;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public Email getEmail() {return email;}public void setEmail(Email email) {this.email = email;}public Person(String name,Email email){this.name = name;this.email = email;}public Person(String name){this.name = name;}protected Person clone() {Person person = null;try {person = (Person) super.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {e.printStackTrace();}return person;} }public class Client {public static void main(String[] args) {//寫封郵件Email email = new Email("請參加會議","請與今天12:30到二會議室參加會議...");Person person1 = new Person("張三",email);Person person2 = person1.clone();person2.setName("李四");Person person3 = person1.clone();person3.setName("王五");System.out.println(person1.getName() + "的郵件內容是：" + person1.getEmail().getContent());System.out.println(person2.getName() + "的郵件內容是：" + person2.getEmail().getContent());System.out.println(person3.getName() + "的郵件內容是：" + person3.getEmail().getContent());} }

輸出結果：

張三的郵件內容是：請與今天12:30到二會議室參加會議... 李四的郵件內容是：請與今天12:30到二會議室參加會議... 王五的郵件內容是：請與今天12:30到二會議室參加會議...

? ? ? ?在該應用程序中，首先定義一封郵件，然后將該郵件發給張三、李四、王五三個人，由于他們是使用相同的郵件，并且僅有名字不同，所以使用張三該對象類拷貝李四、王五對象然后更改下名字即可。程序一直到這里都沒有錯，但是如果我們需要張三提前30分鐘到，即把郵件的內容修改下：

public class Client {public static void main(String[] args) {//寫封郵件Email email = new Email("請參加會議","請與今天12:30到二會議室參加會議...");Person person1 = new Person("張三",email);Person person2 = person1.clone();person2.setName("李四");Person person3 = person1.clone();person3.setName("王五");person1.getEmail().setContent("請與今天12:00到二會議室參加會議...");System.out.println(person1.getName() + "的郵件內容是：" + person1.getEmail().getContent());System.out.println(person2.getName() + "的郵件內容是：" + person2.getEmail().getContent());System.out.println(person3.getName() + "的郵件內容是：" + person3.getEmail().getContent());} }

? ? ? ?在這里同樣是使用張三該對象實現對李四、王五拷貝，最后將張三的郵件內容改變為：請與今天12:00到二會議室參加會議...。但是結果是：

張三的郵件內容是：請與今天12:00到二會議室參加會議... 李四的郵件內容是：請與今天12:00到二會議室參加會議... 王五的郵件內容是：請與今天12:00到二會議室參加會議...

? ? ? ?這里我們就疑惑了為什么李四和王五的郵件內容也發送了改變呢？讓他們提前30分鐘到人家會有意見的！

? ? ? ?其實出現問題的關鍵就在于clone()方法上，我們知道該clone()方法是使用Object類的clone()方法，但是該方法存在一個缺陷，它并不會將對象的所有屬性全部拷貝過來，而是有選擇性的拷貝，基本規則如下：

? ? ? ?1、基本類型：如果變量是基本很類型，則拷貝其值，比如int、float等。

? ? ? ?2、對象：如果變量是一個實例對象，則拷貝其地址引用，也就是說此時新對象與原來對象是公用該實例變量。

? ? ? ?3、 String字符串：若變量為String字符串，則拷貝其地址引用。但是在修改時，它會從字符串池中重新生成一個新的字符串，原有紫都城對象保持不變。

四、深拷貝

? ? ? ?基于上面上面的規則，我們很容易發現問題的所在，他們三者公用一個對象，張三修改了該郵件內容，則李四和王五也會修改，所以才會出現上面的情況。對于這種情況我們還是可以解決的，只需要在clone()方法里面新建一個對象，然后張三引用該對象即可：

protected Person clone() {Person person = null;try {person = (Person) super.clone();person.setEmail(new Email(person.getEmail().getObject(),person.getEmail().getContent()));} catch (CloneNotSupportedException e) {e.printStackTrace();}return person; }

? ? ? ?所以：淺拷貝只是Java提供的一種簡單的拷貝機制，不便于直接使用。

? ? ? ?對于上面的解決方案還是存在一個問題，若我們系統中存在大量的對象是通過拷貝生成的，如果我們每一個類都寫一個clone()方法，并將還需要進行深拷貝，新建大量的對象，這個工程是非常大的，這里我們可以利用序列化來實現對象的拷貝。

五、利用序列化實現對象的深拷貝

? ? ? ?如何利用序列化來完成對象的拷貝呢？在內存中通過字節流的拷貝是比較容易實現的。把母對象寫入到一個字節流中，再從字節流中將其讀出來，這樣就可以創建一個新的對象了，并且該新對象與母對象之間并不存在引用共享的問題，真正實現對象的深拷貝。

public class CloneUtils {@SuppressWarnings("unchecked")public static <T extends Serializable> T clone(T obj){T cloneObj = null;try {//寫入字節流ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();ObjectOutputStream obs = new ObjectOutputStream(out);obs.writeObject(obj);obs.close();//分配內存，寫入原始對象，生成新對象ByteArrayInputStream ios = new ByteArrayInputStream(out.toByteArray());ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(ios);//返回生成的新對象cloneObj = (T) ois.readObject();ois.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}return cloneObj;} }

? ? ? ?使用該工具類的對象必須要實現Serializable接口，否則是沒有辦法實現克隆的。

public class Person implements Serializable{private static final long serialVersionUID = 2631590509760908280L;..................//去除clone()方法}public class Email implements Serializable{private static final long serialVersionUID = 1267293988171991494L;.................... }

? ? ? ?所以使用該工具類的對象只要實現Serializable接口就可實現對象的克隆，無須繼承Cloneable接口實現clone()方法。

public class Client {public static void main(String[] args) {//寫封郵件Email email = new Email("請參加會議","請與今天12:30到二會議室參加會議...");Person person1 = new Person("張三",email);Person person2 = CloneUtils.clone(person1);person2.setName("李四");Person person3 = CloneUtils.clone(person1);person3.setName("王五");person1.getEmail().setContent("請與今天12:00到二會議室參加會議...");System.out.println(person1.getName() + "的郵件內容是：" + person1.getEmail().getContent());System.out.println(person2.getName() + "的郵件內容是：" + person2.getEmail().getContent());System.out.println(person3.getName() + "的郵件內容是：" + person3.getEmail().getContent());} }

輸出結果：

張三的郵件內容是：請與今天12:00到二會議室參加會議... 李四的郵件內容是：請與今天12:30到二會議室參加會議... 王五的郵件內容是：請與今天12:30到二會議室參加會議...