Java提高篇——對(duì)象克隆（復(fù)制）

閱讀目錄

• 為什么要克隆？
• 如何實(shí)現(xiàn)克隆
• 淺克隆和深克隆
• 解決多層克隆問(wèn)題
• 總結(jié)

假如說(shuō)你想復(fù)制一個(gè)簡(jiǎn)單變量。很簡(jiǎn)單：

int apples = 5; int pears = apples;

不僅僅是int類型，其它七種原始數(shù)據(jù)類型(boolean,char,byte,short,float,double.long)同樣適用于該類情況。

但是如果你復(fù)制的是一個(gè)對(duì)象，情況就有些復(fù)雜了。

假設(shè)說(shuō)我是一個(gè)beginner，我會(huì)這樣寫：

class Student { private int number; </span><span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;color:rgb(0,0,255);">public</span> <span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;color:rgb(0,0,255);">int</span><span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;"> getNumber() { </span><span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;color:rgb(0,0,255);">return</span><span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;"> number; } </span><span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;color:rgb(0,0,255);">public</span> <span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;color:rgb(0,0,255);">void</span> setNumber(<span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;color:rgb(0,0,255);">int</span><span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;"> number) { </span><span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;color:rgb(0,0,255);">this</span>.number =<span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;"> number; }

}
public class Test {

</span><span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;color:rgb(0,0,255);">public</span> <span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;color:rgb(0,0,255);">static</span> <span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;color:rgb(0,0,255);">void</span><span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;"> main(String args[]) { Student stu1 </span>= <span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;color:rgb(0,0,255);">new</span><span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;"> Student(); stu1.setNumber(</span>12345<span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;">); Student stu2 </span>=<span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;"> stu1; System.out.println(</span>"學(xué)生1:" +<span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;"> stu1.getNumber()); System.out.println(</span>"學(xué)生2:" +<span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;"> stu2.getNumber()); }

}

結(jié)果：

學(xué)生1:12345 ?

學(xué)生2:12345 ?

?

這里我們自定義了一個(gè)學(xué)生類，該類只有一個(gè)number字段。

我們新建了一個(gè)學(xué)生實(shí)例，然后將該值賦值給stu2實(shí)例。(Student stu2 = stu1;)

再看看打印結(jié)果，作為一個(gè)新手，拍了拍胸腹，對(duì)象復(fù)制不過(guò)如此，

難道真的是這樣嗎？

我們?cè)囍淖僺tu2實(shí)例的number字段，再打印結(jié)果看看：

stu2.setNumber(54321);

System.out.println(“學(xué)生1:” + stu1.getNumber());
System.out.println(“學(xué)生2:” + stu2.getNumber());

結(jié)果：

學(xué)生1:54321 ?

學(xué)生2:54321 ?

這就怪了，為什么改變學(xué)生2的學(xué)號(hào)，學(xué)生1的學(xué)號(hào)也發(fā)生了變化呢？

原因出在(stu2 = stu1) 這一句。該語(yǔ)句的作用是將stu1的引用賦值給stu2，

這樣，stu1和stu2指向內(nèi)存堆中同一個(gè)對(duì)象。如圖：

那么，怎樣才能達(dá)到復(fù)制一個(gè)對(duì)象呢？

是否記得萬(wàn)類之王Object。它有11個(gè)方法，有兩個(gè)protected的方法，其中一個(gè)為clone方法。

在Java中所有的類都是缺省的繼承自Java語(yǔ)言包中的Object類的，查看它的源碼，你可以把你的JDK目錄下的src.zip復(fù)制到其他地方然后解壓，里面就是所有的源碼。發(fā)現(xiàn)里面有一個(gè)訪問(wèn)限定符為protected的方法clone()：

/*
Creates and returns a copy of this object. The precise meaning of “copy” may depend on the class of the object.
The general intent is that, for any object x, the expression:

x.clone() != x will be true

x.clone().getClass() == x.getClass() will be true, but these are not absolute requirements.

x.clone().equals(x) will be true, this is not an absolute requirement.
*/
protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

仔細(xì)一看，它還是一個(gè)native方法，大家都知道native方法是非Java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的代碼，供Java程序調(diào)用的，因?yàn)镴ava程序是運(yùn)行在JVM虛擬機(jī)上面的，要想訪問(wèn)到比較底層的與操作系統(tǒng)相關(guān)的就沒(méi)辦法了，只能由靠近操作系統(tǒng)的語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)。

第一次聲明保證克隆對(duì)象將有單獨(dú)的內(nèi)存地址分配。

第二次聲明表明，原始和克隆的對(duì)象應(yīng)該具有相同的類類型，但它不是強(qiáng)制性的。

第三聲明表明，原始和克隆的對(duì)象應(yīng)該是平等的equals()方法使用，但它不是強(qiáng)制性的。

因?yàn)槊總€(gè)類直接或間接的父類都是Object，因此它們都含有clone()方法，但是因?yàn)樵摲椒ㄊ莗rotected，所以都不能在類外進(jìn)行訪問(wèn)。

要想對(duì)一個(gè)對(duì)象進(jìn)行復(fù)制，就需要對(duì)clone方法覆蓋。

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為什么要克隆？

　　大家先思考一個(gè)問(wèn)題，為什么需要克隆對(duì)象？直接new一個(gè)對(duì)象不行嗎？

　　答案是：克隆的對(duì)象可能包含一些已經(jīng)修改過(guò)的屬性，而new出來(lái)的對(duì)象的屬性都還是初始化時(shí)候的值，所以當(dāng)需要一個(gè)新的對(duì)象來(lái)保存當(dāng)前對(duì)象的“狀態(tài)”就靠clone方法了。那么我把這個(gè)對(duì)象的臨時(shí)屬性一個(gè)一個(gè)的賦值給我新new的對(duì)象不也行嘛？可以是可以，但是一來(lái)麻煩不說(shuō)，二來(lái)，大家通過(guò)上面的源碼都發(fā)現(xiàn)了clone是一個(gè)native方法，就是快啊，在底層實(shí)現(xiàn)的。

　　提個(gè)醒，我們常見(jiàn)的Object a=new Object();Object b;b=a;這種形式的代碼復(fù)制的是引用，即對(duì)象在內(nèi)存中的地址，a和b對(duì)象仍然指向了同一個(gè)對(duì)象。

　　而通過(guò)clone方法賦值的對(duì)象跟原來(lái)的對(duì)象時(shí)同時(shí)獨(dú)立存在的。

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如何實(shí)現(xiàn)克隆

先介紹一下兩種不同的克隆方法，淺克隆(ShallowClone)和深克隆(DeepClone)。

在Java語(yǔ)言中，數(shù)據(jù)類型分為值類型（基本數(shù)據(jù)類型）和引用類型，值類型包括int、double、byte、boolean、char等簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型，引用類型包括類、接口、數(shù)組等復(fù)雜類型。淺克隆和深克隆的主要區(qū)別在于是否支持引用類型的成員變量的復(fù)制，下面將對(duì)兩者進(jìn)行詳細(xì)介紹。

一般步驟是（淺克隆）：

1.?被復(fù)制的類需要實(shí)現(xiàn)Clonenable接口（不實(shí)現(xiàn)的話在調(diào)用clone方法會(huì)拋出CloneNotSupportedException異常)， 該接口為標(biāo)記接口(不含任何方法)

2.?覆蓋clone()方法，訪問(wèn)修飾符設(shè)為public。方法中調(diào)用super.clone()方法得到需要的復(fù)制對(duì)象。（native為本地方法)

下面對(duì)上面那個(gè)方法進(jìn)行改造：

class Student implements Cloneable{
private int number;

public int getNumber() {
return number;
}

public void setNumber(int number) {
this.number = number;
}

@Override
public Object clone() {
Student stu = null;
try{
stu = (Student)super.clone();
}catch(CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return stu;
}
}
public class Test {
public static void main(String args[]) {
Student stu1 = new Student();
stu1.setNumber(12345);
Student stu2 = (Student)stu1.clone();

System.out.println(</span>"學(xué)生1:" +<span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;"> stu1.getNumber()); System.out.println(</span>"學(xué)生2:" +<span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;"> stu2.getNumber()); stu2.setNumber(</span>54321<span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;">); System.out.println(</span>"學(xué)生1:" +<span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;"> stu1.getNumber()); System.out.println(</span>"學(xué)生2:" +<span style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.8;"> stu2.getNumber());

}
}

結(jié)果：

學(xué)生1:12345??

學(xué)生2:12345??

學(xué)生1:12345??

學(xué)生2:54321

如果你還不相信這兩個(gè)對(duì)象不是同一個(gè)對(duì)象，那么你可以看看這一句：

System.out.println(stu1 == stu2); // false

上面的復(fù)制被稱為淺克隆。

還有一種稍微復(fù)雜的深度復(fù)制：

我們?cè)趯W(xué)生類里再加一個(gè)Address類。

1 class Address {
2 private String add;
3
4 public String getAdd() {
5 return add;
6 }
7
8 public void setAdd(String add) {
9 this.add = add;
10 }
11
12 }
13
14 class Student implements Cloneable{
15 private int number;
16
17 private Address addr;
18
19 public Address getAddr() {
20 return addr;
21 }
22
23 public void setAddr(Address addr) {
24 this.addr = addr;
25 }
26
27 public int getNumber() {
28 return number;
29 }
30
31 public void setNumber(int number) {
32 this.number = number;
33 }
34
35 @Override
36 public Object clone() {
37 Student stu = null;
38 try{
39 stu = (Student)super.clone();
40 }catch(CloneNotSupportedException e) {
41 e.printStackTrace();
42 }
43 return stu;
44 }
45 }
46 public class Test {
47
48 public static void main(String args[]) {
49
50 Address addr = new Address();
51 addr.setAdd(“杭州市”);
52 Student stu1 = new Student();
53 stu1.setNumber(123);
54 stu1.setAddr(addr);
55
56 Student stu2 = (Student)stu1.clone();
57
58 System.out.println(“學(xué)生1:” + stu1.getNumber() + “,地址:” + stu1.getAddr().getAdd());
59 System.out.println(“學(xué)生2:” + stu2.getNumber() + “,地址:” + stu2.getAddr().getAdd());
60 }
61 }

結(jié)果：

學(xué)生1:123,地址:杭州市??

學(xué)生2:123,地址:杭州市 ?

?

乍一看沒(méi)什么問(wèn)題，真的是這樣嗎？

我們?cè)趍ain方法中試著改變addr實(shí)例的地址。

addr.setAdd(“西湖區(qū)”);

System.out.println(“學(xué)生1:” + stu1.getNumber() + “,地址:” + stu1.getAddr().getAdd());
System.out.println(“學(xué)生2:” + stu2.getNumber() + “,地址:” + stu2.getAddr().getAdd());

結(jié)果：

學(xué)生1:123,地址:杭州市
學(xué)生2:123,地址:杭州市
學(xué)生1:123,地址:西湖區(qū)
學(xué)生2:123,地址:西湖區(qū)

這就奇怪了，怎么兩個(gè)學(xué)生的地址都改變了？

原因是淺復(fù)制只是復(fù)制了addr變量的引用，并沒(méi)有真正的開(kāi)辟另一塊空間，將值復(fù)制后再將引用返回給新對(duì)象。

所以，為了達(dá)到真正的復(fù)制對(duì)象，而不是純粹引用復(fù)制。我們需要將Address類可復(fù)制化，并且修改clone方法，完整代碼如下：

1 package abc;
2
3 class Address implements Cloneable {
4 private String add;
5
6 public String getAdd() {
7 return add;
8 }
9
10 public void setAdd(String add) {
11 this.add = add;
12 }
13
14 @Override
15 public Object clone() {
16 Address addr = null;
17 try{
18 addr = (Address)super.clone();
19 }catch(CloneNotSupportedException e) {
20 e.printStackTrace();
21 }
22 return addr;
23 }
24 }
25
26 class Student implements Cloneable{
27 private int number;
28
29 private Address addr;
30
31 public Address getAddr() {
32 return addr;
33 }
34
35 public void setAddr(Address addr) {
36 this.addr = addr;
37 }
38
39 public int getNumber() {
40 return number;
41 }
42
43 public void setNumber(int number) {
44 this.number = number;
45 }
46
47 @Override
48 public Object clone() {
49 Student stu = null;
50 try{
51 stu = (Student)super.clone(); //淺復(fù)制
52 }catch(CloneNotSupportedException e) {
53 e.printStackTrace();
54 }
55 stu.addr = (Address)addr.clone(); //深度復(fù)制
56 return stu;
57 }
58 }
59 public class Test {
60
61 public static void main(String args[]) {
62
63 Address addr = new Address();
64 addr.setAdd(“杭州市”);
65 Student stu1 = new Student();
66 stu1.setNumber(123);
67 stu1.setAddr(addr);
68
69 Student stu2 = (Student)stu1.clone();
70
71 System.out.println(“學(xué)生1:” + stu1.getNumber() + “,地址:” + stu1.getAddr().getAdd());
72 System.out.println(“學(xué)生2:” + stu2.getNumber() + “,地址:” + stu2.getAddr().getAdd());
73
74 addr.setAdd(“西湖區(qū)”);
75
76 System.out.println(“學(xué)生1:” + stu1.getNumber() + “,地址:” + stu1.getAddr().getAdd());
77 System.out.println(“學(xué)生2:” + stu2.getNumber() + “,地址:” + stu2.getAddr().getAdd());
78 }
79 }

結(jié)果：

學(xué)生1:123,地址:杭州市
學(xué)生2:123,地址:杭州市
學(xué)生1:123,地址:西湖區(qū)
學(xué)生2:123,地址:杭州市

這樣結(jié)果就符合我們的想法了。

?

最后我們可以看看API里其中一個(gè)實(shí)現(xiàn)了clone方法的類：

java.util.Date:

/**

• Return a copy of this object.
  */
  public Object clone() {
  Date d = null;
  try {
  d = (Date)super.clone();
  if (cdate != null) {
  d.cdate = (BaseCalendar.Date) cdate.clone();
  }
  } catch (CloneNotSupportedException e) {} // Won’t happen
  return d;
  }

  該類其實(shí)也屬于深度復(fù)制。

  參考文檔：Java如何復(fù)制對(duì)象

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  淺克隆和深克隆

  1、淺克隆

  在淺克隆中，如果原型對(duì)象的成員變量是值類型，將復(fù)制一份給克隆對(duì)象；如果原型對(duì)象的成員變量是引用類型，則將引用對(duì)象的地址復(fù)制一份給克隆對(duì)象，也就是說(shuō)原型對(duì)象和克隆對(duì)象的成員變量指向相同的內(nèi)存地址。

  簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，在淺克隆中，當(dāng)對(duì)象被復(fù)制時(shí)只復(fù)制它本身和其中包含的值類型的成員變量，而引用類型的成員對(duì)象并沒(méi)有復(fù)制。

  在Java語(yǔ)言中，通過(guò)覆蓋Object類的clone()方法可以實(shí)現(xiàn)淺克隆。

  2、深克隆

  在深克隆中，無(wú)論原型對(duì)象的成員變量是值類型還是引用類型，都將復(fù)制一份給克隆對(duì)象，深克隆將原型對(duì)象的所有引用對(duì)象也復(fù)制一份給克隆對(duì)象。

  簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，在深克隆中，除了對(duì)象本身被復(fù)制外，對(duì)象所包含的所有成員變量也將復(fù)制。

  在Java語(yǔ)言中，如果需要實(shí)現(xiàn)深克隆，可以通過(guò)覆蓋Object類的clone()方法實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)序列化(Serialization)等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

  （如果引用類型里面還包含很多引用類型，或者內(nèi)層引用類型的類里面又包含引用類型，使用clone方法就會(huì)很麻煩。這時(shí)我們可以用序列化的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)象的深克隆。）

  序列化就是將對(duì)象寫到流的過(guò)程，寫到流中的對(duì)象是原有對(duì)象的一個(gè)拷貝，而原對(duì)象仍然存在于內(nèi)存中。通過(guò)序列化實(shí)現(xiàn)的拷貝不僅可以復(fù)制對(duì)象本身，而且可以復(fù)制其引用的成員對(duì)象，因此通過(guò)序列化將對(duì)象寫到一個(gè)流中，再?gòu)牧骼飳⑵渥x出來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)深克隆。需要注意的是能夠?qū)崿F(xiàn)序列化的對(duì)象其類必須實(shí)現(xiàn)Serializable接口，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)序列化操作。

  擴(kuò)展

  Java語(yǔ)言提供的Cloneable接口和Serializable接口的代碼非常簡(jiǎn)單，它們都是空接口，這種空接口也稱為標(biāo)識(shí)接口，標(biāo)識(shí)接口中沒(méi)有任何方法的定義，其作用是告訴JRE這些接口的實(shí)現(xiàn)類是否具有某個(gè)功能，如是否支持克隆、是否支持序列化等。

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  解決多層克隆問(wèn)題

  如果引用類型里面還包含很多引用類型，或者內(nèi)層引用類型的類里面又包含引用類型，使用clone方法就會(huì)很麻煩。這時(shí)我們可以用序列化的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)象的深克隆。

  1 public class Outer implements Serializable{
  2 private static final long serialVersionUID = 369285298572941L; //最好是顯式聲明ID
  3 public Inner inner;
  4 　//Discription:[深度復(fù)制方法,需要對(duì)象及對(duì)象所有的對(duì)象屬性都實(shí)現(xiàn)序列化]　
  5 public Outer myclone() {
  6 Outer outer = null;
  7 try {?// 將該對(duì)象序列化成流,因?yàn)閷懺诹骼锏氖菍?duì)象的一個(gè)拷貝，而原對(duì)象仍然存在于JVM里面。所以利用這個(gè)特性可以實(shí)現(xiàn)對(duì)象的深拷貝
  8 ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
  9 ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baos);
  10 oos.writeObject(this);
  11 　　　　　　// 將流序列化成對(duì)象
  12 ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());
  13 ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais);
  14 outer = (Outer) ois.readObject();
  15 } catch (IOException e) {
  16 e.printStackTrace();
  17 } catch (ClassNotFoundException e) {
  18 e.printStackTrace();
  19 }
  20 return outer;
  21 }
  22 }

  Inner也必須實(shí)現(xiàn)Serializable，否則無(wú)法序列化：

  1 public class Inner implements Serializable{
  2 private static final long serialVersionUID = 872390113109L; //最好是顯式聲明ID
  3 public String name = “”;
  4
  5 public Inner(String name) {
  6 this.name = name;
  7 }
  8
  9 @Override
  10 public String toString() {
  11 return “Inner的name值為：” + name;
  12 }
  13 }

  這樣也能使兩個(gè)對(duì)象在內(nèi)存空間內(nèi)完全獨(dú)立存在，互不影響對(duì)方的值。

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  總結(jié)

  實(shí)現(xiàn)對(duì)象克隆有兩種方式：

  ??1). 實(shí)現(xiàn)Cloneable接口并重寫Object類中的clone()方法；

  ??2). 實(shí)現(xiàn)Serializable接口，通過(guò)對(duì)象的序列化和反序列化實(shí)現(xiàn)克隆，可以實(shí)現(xiàn)真正的深度克隆。

  注意：基于序列化和反序列化實(shí)現(xiàn)的克隆不僅僅是深度克隆，更重要的是通過(guò)泛型限定，可以檢查出要克隆的對(duì)象是否支持序列化，這項(xiàng)檢查是編譯器完成的，不是在運(yùn)行時(shí)拋出異常，這種是方案明顯優(yōu)于使用Object類的clone方法克隆對(duì)象。讓問(wèn)題在編譯的時(shí)候暴露出來(lái)總是優(yōu)于把問(wèn)題留到運(yùn)行時(shí)。

  
  
  文章來(lái)源：https://blog.csdn.net/m0_37601917/article/details/80741773

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java提高篇——对象克隆的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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