引論

假如說你想復(fù)制一個簡單變量。很簡單：

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)制的是一個對象，情況就有些復(fù)雜了。

假設(shè)說我是一個beginner，我會這樣寫：

class Student { private int number; public int getNumber() { return number; } public void setNumber(int number) { this.number = number; } } public class Test { public static void main(String args[]) { Student stu1 = new Student(); stu1.setNumber(12345); Student stu2 = stu1; System.out.println("學(xué)生1:" + stu1.getNumber()); System.out.println("學(xué)生2:" + stu2.getNumber()); } }

結(jié)果：
學(xué)生1:12345
學(xué)生2:12345

這里我們自定義了一個學(xué)生類，該類只有一個number字段。

我們新建了一個學(xué)生實例，然后將該值賦值給stu2實例。(Student stu2 = stu1;)

再看看打印結(jié)果，作為一個新手，拍了拍胸腹，對象復(fù)制不過如此，

難道真的是這樣嗎？

我們試著改變stu2實例的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，學(xué)生1的學(xué)號也發(fā)生了變化呢？

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

這樣，stu1和stu2指向內(nèi)存堆中同一個對象。如圖：

那么，怎樣才能達到復(fù)制一個對象呢？

是否記得萬類之王Object。它有11個方法，有兩個protected的方法，其中一個為clone方法。

在Java中所有的類都是缺省的繼承自Java語言包中的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)里面有一個訪問限定符為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: 1) x.clone() != x will be true 2) x.clone().getClass() == x.getClass() will be true, but these are not absolute requirements. 3) x.clone().equals(x) will be true, this is not an absolute requirement. */ protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

仔細一看，它還是一個native方法，大家都知道native方法是非Java語言實現(xiàn)的代碼，供Java程序調(diào)用的，因為Java程序是運行在JVM虛擬機上面的，要想訪問到比較底層的與操作系統(tǒng)相關(guān)的就沒辦法了，只能由靠近操作系統(tǒng)的語言來實現(xiàn)。

• 第一次聲明保證克隆對象將有單獨的內(nèi)存地址分配。
• 第二次聲明表明，原始和克隆的對象應(yīng)該具有相同的類類型，但它不是強制性的。
• 第三聲明表明，原始和克隆的對象應(yīng)該是平等的equals()方法使用，但它不是強制性的。

因為每個類直接或間接的父類都是Object，因此它們都含有clone()方法，但是因為該方法是protected，所以都不能在類外進行訪問。

要想對一個對象進行復(fù)制，就需要對clone方法覆蓋。

為什么要克隆？

　　大家先思考一個問題，為什么需要克隆對象？直接new一個對象不行嗎？

　　答案是：克隆的對象可能包含一些已經(jīng)修改過的屬性，而new出來的對象的屬性都還是初始化時候的值，所以當(dāng)需要一個新的對象來保存當(dāng)前對象的“狀態(tài)”就靠clone方法了。那么我把這個對象的臨時屬性一個一個的賦值給我新new的對象不也行嘛？可以是可以，但是一來麻煩不說，二來，大家通過上面的源碼都發(fā)現(xiàn)了clone是一個native方法，就是快啊，在底層實現(xiàn)的。

　　提個醒，我們常見的Object a=new Object();Object b;b=a;這種形式的代碼復(fù)制的是引用，即對象在內(nèi)存中的地址，a和b對象仍然指向了同一個對象。

　　而通過clone方法賦值的對象跟原來的對象時同時獨立存在的。

如何實現(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，下面將對兩者進行詳細介紹。

一般步驟是（淺克隆）：

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

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

下面對上面那個方法進行改造：

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("學(xué)生1:" + stu1.getNumber()); System.out.println("學(xué)生2:" + stu2.getNumber()); 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1:12345
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對象不是同一個對象，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：

我們在學(xué)生類里再加一個Address類。

class Address { private String add; public String getAdd() { return add; } public void setAdd(String add) { this.add = add; } } class Student implements Cloneable{ private int number; private Address addr; public Address getAddr() { return addr; } public void setAddr(Address addr) { this.addr = addr; } 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[]) { Address addr = new Address(); addr.setAdd("杭州市"); Student stu1 = new Student(); stu1.setNumber(123); stu1.setAddr(addr); Student stu2 = (Student)stu1.clone(); 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

乍一看沒什么問題，真的是這樣嗎？

我們在main方法中試著改變addr實例的地址。

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，并沒有真正的開辟另一塊空間，將值復(fù)制后再將引用返回給新對象。

所以，為了達到真正的復(fù)制對象，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：

package abc; class Address implements Cloneable { private String add; public String getAdd() { return add; } public void setAdd(String add) { this.add = add; } @Override public Object clone() { Address addr = null; try{ addr = (Address)super.clone(); }catch(CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); } return addr; } } class Student implements Cloneable{ private int number; private Address addr; public Address getAddr() { return addr; } public void setAddr(Address addr) { this.addr = addr; } 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(); //淺復(fù)制 }catch(CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); } stu.addr = (Address)addr.clone(); //深度復(fù)制 return stu; } } public class Test { public static void main(String args[]) { Address addr = new Address(); addr.setAdd("杭州市"); Student stu1 = new Student(); stu1.setNumber(123); stu1.setAddr(addr); Student stu2 = (Student)stu1.clone(); 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()); 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: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里其中一個實現(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; }

該類其實也屬于深度復(fù)制。

淺克隆和深克隆

1、淺克隆

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

簡單來說，在淺克隆中，當(dāng)對象被復(fù)制時只復(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象并沒有復(fù)制。

在Java語言中，通過覆蓋Object類的clone()方法可以實現(xiàn)淺克隆。

2、深克隆

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

簡單來說，在深克隆中，除了對象本身被復(fù)制外，對象所包含的所有成員變量也將復(fù)制。

在Java語言中，如果需要實現(xiàn)深克隆，可以通過覆蓋Object類的clone()方法實現(xiàn)，也可以通過序列化(Serialization)等方式來實現(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方法就會很麻煩。這時我們可以用序列化的方式來實現(xiàn)對象的深克隆。）

序列化就是將對象寫到流的過程，寫到流中的對象是原有對象的一個拷貝，而原對象仍然存在于內(nèi)存中。通過序列化實現(xiàn)的拷貝不僅可以復(fù)制對象本身，而且可以復(fù)制其引用的成員對象，因此通過序列化將對象寫到一個流中，再從流里將其讀出來，可以實現(xiàn)深克隆。需要注意的是能夠?qū)崿F(xiàn)序列化的對象其類必須實現(xiàn)Serializable接口，否則無法實現(xiàn)序列化操作。
擴展: Java語言提供的Cloneable接口和Serializable接口的代碼非常簡單，它們都是空接口，這種空接口也稱為標識接口，標識接口中沒有任何方法的定義，其作用是告訴JRE這些接口的實現(xiàn)類是否具有某個功能，如是否支持克隆、是否支持序列化等。

解決多層克隆問題

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方法就會很麻煩。這時我們可以用序列化的方式來實現(xiàn)對象的深克隆。

public class Outer implements Serializable{private static final long serialVersionUID = 369285298572941L; //最好是顯式聲明IDpublic Inner inner;//Discription:[深度復(fù)制方法,需要對象及對象所有的對象屬性都實現(xiàn)序列化]　public Outer myclone() {Outer outer = null;try { // 將該對象序列化成流,因為寫在流里的是對象的一個拷貝，而原對象仍然存在于JVM里面。所以利用這個特性可以實現(xiàn)對象的深拷貝ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baos);oos.writeObject(this);// 將流序列化成對象ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais);outer = (Outer) ois.readObject();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} catch (ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();}return outer;} }

Inner也必須實現(xiàn)Serializable，否則無法序列化：

public class Inner implements Serializable{private static final long serialVersionUID = 872390113109L; //最好是顯式聲明IDpublic String name = "";public Inner(String name) {this.name = name;}@Overridepublic String toString() {return "Inner的name值為：" + name;} }

這樣也能使兩個對象在內(nèi)存空間內(nèi)完全獨立存在，互不影響對方的值。

總結(jié)

實現(xiàn)對象克隆有兩種方式：

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

??2). 實現(xiàn)Serializable接口，通過對象的序列化和反序列化實現(xiàn)克隆，可以實現(xiàn)真正的深度克隆。

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

參考資料

• http://www.jianshu.com/p/36dfa5457b3e
• http://www.itzhai.com/java-based-notebook-the-object-of-deep-and-shallow-copy-copy-copy-implement-the-cloneable-interface-serializing-deep-deep-copy.html#read-more
• http://www.jianshu.com/p/c31e01a5d55d
• https://yq.aliyun.com/articles/44723
• https://quanke.gitbooks.io/design-pattern-java/content/%E5%AF%B9%E8%B1%A1%E7%9A%84%E5%85%8B%E9%9A%86%E2%80%94%E2%80%94%E5%8E%9F%E5%9E%8B%E6%A8%A1%E5%BC%8F%EF%BC%88%E4%B8%89%EF%BC%89.html
• http://blog.csdn.net/chenssy/article/details/12952063
• http://www.cnblogs.com/Qian123/p/5710533.html

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java提升篇：对象克隆（复制）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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