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

• 解決多層克隆問題

• 總結(jié)

假如說你想復(fù)制一個(gè)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(gè)對(duì)象，情況就有些復(fù)雜了。

假設(shè)說我是一個(gè)beginner，我會(huì)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(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(xì)一看，它還是一個(gè)native方法，大家都知道native方法是非Java語言實(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(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。

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。

為什么要克隆？

　　大家先思考一個(gè)問題，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)修改過的屬性，而new出來的對(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(gè)native方法，就是快啊，在底層實(shí)現(xiàn)的。

　　提個(gè)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(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clone方法賦值的對(duì)象跟原來的對(duì)象時(shí)同時(shí)獨(dú)立存在的。

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(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("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(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。

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?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(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：

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(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。

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。

簡單來說，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)象并沒有復(fù)制。

在Java語言中，通過覆蓋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。

簡單來說，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語言中，如果需要實(shí)現(xiàn)深克隆，可以通過覆蓋Object類的clone()方法實(shí)現(xiàn)，也可以通過序列化(Serialization)等方式來實(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，因此通過序列化將對(duì)象寫到一個(gè)流中，再從流里將其讀出來，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，否則無法實(shí)現(xiàn)序列化操作。

擴(kuò)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(biāo)識(shí)接口，標(biāo)識(shí)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(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。

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(huì)很麻煩。這時(shí)我們可以用序列化的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)象及對(duì)象所有的對(duì)象屬性都實(shí)現(xiàn)序列化]　public?Outer?myclone()?{Outer?outer?=?null;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ByteArrayOutputStream?baos?=?new?ByteArrayOutputStream();ObjectOutputStream?oos?=?new?ObjectOutputStream(baos);oos.writeObject(this);//?將流序列化成對(duì)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(shí)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(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。

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。讓問題在編譯的時(shí)候暴露出來總是優(yōu)于把問題留到運(yùn)行時(shí)。

轉(zhuǎn)載于:https://blog.51cto.com/snowtiger/1963622

總結(jié)

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

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