概述

clone 翻譯過來就是 克隆，顧名思義就是創造一個一模一樣的事物。Java 代碼中 clone() 方法是 Object 方法，而 Object 又是所有類的父類，也就是說所有 java 對象都可以調用 clone 方法克隆一個和自己 “相同” 的對象。本篇博客我打算系統整理 java clone() 方法的原理以及深克隆和淺克隆的關系。

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cloneable 接口

在正式介紹 clone() 方法前，我們先簡單聊聊 cloneable 接口。在編碼過程中，一般都是通過實現該接口重寫 clone() 方法，然后就可以調用 clone() 方法執行重寫后的邏輯。

需要注意的一點是：Object 類中的 clone() 方法是通過 native 修飾的，也就是說它是通過直接調用底層操作系統方法實現的，默認不重寫 clone() 方法時調用 Object 類的 clone() 方法。

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clone()

java 對象調用 clone() 方法可以創建一個新的對象。除了調用 clone() 方法外，java 語言還有很多種創建對象的方式，本篇我們主要看 new 關鍵字 和 clone() 方法。

• new ：當我們使用 new 關鍵字創建對象時，jvm 首先根據關鍵字后面的類型確定需要申請的內存大小，申請完內存后，執行類的構造方法。在執行構造方法期間，填充內存中各個屬性域，這個填充的過程也叫 初始化。構造方法執行完標志著對象創建成功，此時返回對象地址，在棧區以引用的方式調用對象。
• clone ：當我們調用某個對象的 clone() 方法克隆對象時，首先根據原對象的內存大小申請內存空間，申請完內存空間后，將原對象內存域復制到新申請的內存空間，復制完成標志著克隆完成，返回引用類型。

通過上面的描述我們可以看出，new 和 clone() 第一步都是申請內存，只不過 new 關鍵字通過類構造方法初始化對象，clone() 方法直接通過克隆內存域完成對象創建。

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對象和引用

在正式開始介紹 clone() 方法前，我們先簡單描述對象和引用的區別：

• 對象：絕大多數對象在堆區，它是實際保存屬性的內存空間
• 引用：引用大多引用在棧區，可以將它理解為指向實際對象地址的指針

關于對象和引用我簡單總結如下：

• 一個對象可以有多個引用，但一個引用只能指向一個對象
• 當我們使用 == 比較對象時，一般比較的是對象地址

舉個簡單的例子：

@Test public void test1() {ClassRoom c1 = new ClassRoom();ClassRoom c2 = c1;System.out.println(c1);System.out.println(c2);System.out.println(c1 == c2); }

執行結果：

com.qhd.worker.CloneTest$ClassRoom@927a81 com.qhd.worker.CloneTest$ClassRoom@927a81 true

從執行結果可以看出，即使是兩個不同的引用，指向相同對象時，他們也是相同的，并且值都是指向對象的地址。簡單繪圖表示的話，如下所示：

有了上面的基礎，我們再來看 clone() 方法克隆：

@Test public void test2() throws CloneNotSupportedException {ClassRoom c1 = new ClassRoom();ClassRoom c2 = (ClassRoom) c1.clone();System.out.println(c1);System.out.println(c2);System.out.println(c1 == c2); }

執行結果：

com.qhd.worker.clone.CloneTest$ClassRoom@927a81 com.qhd.worker.clone.CloneTest$ClassRoom@e03bb5 false

從執行結果可以看出，此時兩個引用指向不同地址。clone() 方法創建了一個新的對象：

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深克隆與淺克隆

通過上面的整理可以看出，clone() 方法會創建一個新的對象。下面我們主要看兩種克隆的關系：

• 如果一個對象中所有屬性都是基礎類型，那么它的深克隆和淺克隆結果完全相同
• 如果一個對象包含引用類型數據，如果克隆之后的引用所指向對象是不同對象，那么它是深克隆，否則是淺克隆

也就是說：深克隆、淺克隆的劃分完全是根據是否克隆引用屬性來說的。對于基本類型變量，克隆后數值大小相同即可，但對于引用數據類型，深克隆會復制引用指向的對象，而淺克隆只會克隆引用。

舉個例子，假設現在存在如下 class 類：

class ClassRoom implements Cloneable {// 班級人數private int num;// 班級名稱private String name;@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();} }

下面我通過抽象圖的形式描述深克隆和淺克隆的區別：

通過上圖可以明顯看出，深克隆時 String 引用對應會被克隆，但淺克隆只會克隆引用，不會克隆具體對象。下面我通過簡單的代碼測試 clone() 方法默認是深克隆還是淺克隆。

@Test public void test2() throws CloneNotSupportedException {ClassRoom c1 = new ClassRoom(1, "三年二班");ClassRoom c2 = (ClassRoom) c1.clone();System.out.println(c1.name);System.out.println(c2.name);System.out.println(c1.name == c2.name); }

執行結果：

三年二班 三年二班 true

從輸出結果可以看出，c1對象和c2對象的 name 引用屬性指向同一字符串對象。也就是說，此時 clone() 方法是淺克隆。

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淺克隆改深克隆

在實際應用開發中，淺克隆肯定不能滿足所有業務場景。部分情況下，需要將淺克隆優化為深克隆，具體實現方法也很簡單：實現 Cloneable 接口，重寫 clone() 方法，在 clone() 方法中手動克隆引用屬性。下面我們具體看代碼：

class Teacher implements Cloneable {int age;String name;public Teacher(int age, String name) {this.age = age;this.name = name;}@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();} }class SchoolRoom implements Cloneable {int num;Teacher teacher;public SchoolRoom(int num, Teacher teacher) {this.num = num;this.teacher = teacher;}@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {SchoolRoom result = (SchoolRoom) super.clone();result.teacher = (Teacher) this.teacher.clone();return result;} }@Test public void test3() throws CloneNotSupportedException {Teacher teacher = new Teacher(28, "張三");SchoolRoom schoolRoom = new SchoolRoom(40, teacher);SchoolRoom schoolRoom2 = (SchoolRoom) schoolRoom.clone();System.out.println(schoolRoom == schoolRoom2);System.out.println(schoolRoom.teacher == schoolRoom2.teacher); }

執行結果：

false false

從執行結果可以看出，此時對于 SchoolRoom 類，無論是常量屬性還是引用類型屬性，clone() 方法前后都不相同。也就是說克隆前后，引用屬性指向不同的對象，clone() 方法為深克隆。

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深入探討深克隆

前面我們提到，深克隆是指除基礎類型外，引用類型克隆前后指向不同對象。那么克隆對象引用屬性的引用屬性需要指向不同對象嗎。下面我們看代碼：

@Test public void test4() throws CloneNotSupportedException {Teacher teacher = new Teacher(28, "張三");SchoolRoom schoolRoom = new SchoolRoom(40, teacher);SchoolRoom schoolRoom2 = (SchoolRoom) schoolRoom.clone();System.out.println(schoolRoom.teacher.name == schoolRoom2.teacher.name); }

執行結果：

true

從執行結果可以看出，此時雖然 SchoolRoom 的 teacher 引用屬性克隆前后指向對象不同，但 teacher 對象的 name 引用屬性還是指向同一字符串。用抽象圖表示如下：

從上圖也就可以看出，實際上此時克隆還不是完全意義上的深克隆，因為 SchoolRoom 對象 teacher 引用的 name 屬性克隆前后還指向相同對象。我們可以稱這種克隆為 不徹底的深克隆。

想要做到完完整整的深克隆，必須保證所有引用屬性克隆后都會創建新對象，并且這個過程需要無限向下遞歸，直到只剩下常量屬性。想要實現這種程度的深克隆幾乎是不可能的，一旦代碼中引入 SDK 包中的類，該類沒有重寫 clone() 方法，就無法實現。

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Object clone() 方法

最后，我們再看看 Object 類的 clone() 方法，具體源碼如下：

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

從源碼可以看出，該方法是 protected 修飾的 native 方法。下面我們看一段代碼：

class A{ }@Test public void test5() throws CloneNotSupportedException {A a = new A();A a2 = (A)a.clone(); // mark }

這段代碼我標記的那一行會報編譯錯誤：

'clone()' has protected access in 'java.lang.Object'

具體原因是由于：雖然 Object 類是所有類的父類，并且 clone() 方法是 protected 修飾的方法。當子類和父類不在同一個包時，子類只能訪問自身從父類繼承而來的受保護的成員，而不能訪問父類實例本身受保護的成員。

在上述案例中，我們把代碼改成如下所示就不會報錯了：

class A implements Cloneable{@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();} }@Test public void test5() throws CloneNotSupportedException {A a = new A();A a2 = (A)a.clone(); }

關于其中的原理后面我們整理java權限相關知識時再細說。

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參考：

https://blog.csdn.net/zhangjg_blog/article/details/18369201

https://blog.csdn.net/qq_37113604/article/details/81168224

https://blog.csdn.net/qq_38962004/article/details/79720416

總結

以上是生活随笔為你收集整理的java clone() 方法详解及深克隆与浅克隆的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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