5张图搞懂Java深浅拷贝
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在開(kāi)發(fā)、刷題、面試中，我們可能會(huì)遇到將一個(gè)對(duì)象的屬性賦值到另一個(gè)對(duì)象的情況，這種情況就叫做拷貝。拷貝與Java內(nèi)存結(jié)構(gòu)息息相關(guān)，搞懂Java深淺拷貝是很必要的！
在對(duì)象的拷貝中，很多初學(xué)者可能搞不清到底是拷貝了引用還是拷貝了對(duì)象。在拷貝中這里就分為引用拷貝、淺拷貝、深拷貝進(jìn)行講述。
引用拷貝
引用拷貝會(huì)生成一個(gè)新的對(duì)象引用地址，但是兩個(gè)最終指向依然是同一個(gè)對(duì)象。如何更好的理解引用拷貝呢？很簡(jiǎn)單，就拿我們?nèi)藖?lái)說(shuō)，通常有個(gè)姓名，但是不同場(chǎng)合、人物對(duì)我們的叫法可能不同，但我們很清楚哪些名稱(chēng)都是屬于"我"的！
當(dāng)然，通過(guò)一個(gè)代碼示例讓大家領(lǐng)略一下(為了簡(jiǎn)便就不寫(xiě)get、set等方法)：
class Son {String name;int age;public Son(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;} } public class test {public static void main(String[] args) {Son s1 = new Son("son1", 12);Son s2 = s1;s1.age = 22;System.out.println(s1);System.out.println(s2);System.out.println("s1的age:" + s1.age);System.out.println("s2的age:" + s2.age);System.out.println("s1==s2" + (s1 == s2));//相等} }輸出的結(jié)果為：
Son@135fbaa4 Son@135fbaa4 s1的age:22 s2的age:22 true淺拷貝
如何創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，將目標(biāo)對(duì)象的內(nèi)容復(fù)制過(guò)來(lái)而不是直接拷貝引用呢？
這里先講一下淺拷貝，淺拷貝會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象，新對(duì)象和原對(duì)象本身沒(méi)有任何關(guān)系，新對(duì)象和原對(duì)象不等，但是新對(duì)象的屬性和老對(duì)象相同。具體可以看如下區(qū)別：
-
如果屬性是基本類(lèi)型(int,double,long,boolean等)，拷貝的就是基本類(lèi)型的值；
-
如果屬性是引用類(lèi)型，拷貝的就是內(nèi)存地址（即復(fù)制引用但不復(fù)制引用的對(duì)象） ，因此如果其中一個(gè)對(duì)象改變了這個(gè)地址，就會(huì)影響到另一個(gè)對(duì)象。
如果用一張圖來(lái)描述一下淺拷貝，它應(yīng)該是這樣的：
如何實(shí)現(xiàn)淺拷貝呢？也很簡(jiǎn)單，就是在需要拷貝的類(lèi)上實(shí)現(xiàn)Cloneable接口并重寫(xiě)其clone()方法。
@Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone(); }在使用的時(shí)候直接調(diào)用類(lèi)的clone()方法即可。具體案例如下：
class Father{String name;public Father(String name) {this.name=name;}@Overridepublic String toString() {return "Father{" +"name='" + name + '\'' +'}';} } class Son implements Cloneable {int age;String name;Father father;public Son(String name,int age) {this.age=age;this.name = name;}public Son(String name,int age, Father father) {this.age=age;this.name = name;this.father = father;}@Overridepublic String toString() {return "Son{" +"age=" + age +", name='" + name + '\'' +", father=" + father +'}';}@Overrideprotected Son clone() throws CloneNotSupportedException {return (Son) super.clone();} } public class test {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Father f=new Father("bigFather");Son s1 = new Son("son1",13);s1.father=f;Son s2 = s1.clone();System.out.println(s1);System.out.println(s2);System.out.println("s1==s2:"+(s1 == s2));//不相等System.out.println("s1.name==s2.name:"+(s1.name == s2.name));//相等System.out.println();//但是他們的Father father 和String name的引用一樣s1.age=12;s1.father.name="smallFather";//s1.father引用未變s1.name="son222";//類(lèi)似 s1.name=new String("son222") 引用發(fā)生變化System.out.println("s1.Father==s2.Father:"+(s1.father == s2.father));//相等System.out.println("s1.name==s2.name:"+(s1.name == s2.name));//不相等System.out.println(s1);System.out.println(s2);} }運(yùn)行結(jié)果為：
Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}} Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}} s1==s2:false s1.name==s2.name:true//此時(shí)相等s1.Father==s2.Father:true s1.name==s2.name:false//修改引用后不等 Son{age=12, name='son222', father=Father{name='smallFather'}} Son{age=13, name='son1', father=Father{name='smallFather'}}不出意外，這種淺拷貝除了對(duì)象本身不同以外，各個(gè)零部件和關(guān)系和拷貝對(duì)象都是相同的，就好像雙胞胎一樣，是兩個(gè)人，但是其開(kāi)始的樣貌、各種關(guān)系(父母親人)都是相同的。需要注意的是其中name初始==是相等的，是因?yàn)槌跏紲\拷貝它們指向一個(gè)相同的String，而后s1.name="son222" 則改變引用指向。
深拷貝
對(duì)于上述的問(wèn)題雖然拷貝的兩個(gè)對(duì)象不同，但其內(nèi)部的一些引用還是相同的，怎么樣絕對(duì)的拷貝這個(gè)對(duì)象，使這個(gè)對(duì)象完全獨(dú)立于原對(duì)象呢？就使用我們的深拷貝了。深拷貝：在對(duì)引用數(shù)據(jù)類(lèi)型進(jìn)行拷貝的時(shí)候，創(chuàng)建了一個(gè)新的對(duì)象，并且復(fù)制其內(nèi)的成員變量。
在具體實(shí)現(xiàn)深拷貝上，這里提供兩個(gè)方式，重寫(xiě)clone()方法和序列法。
重寫(xiě)clone()方法
如果使用重寫(xiě)clone()方法實(shí)現(xiàn)深拷貝，那么要將類(lèi)中所有自定義引用變量的類(lèi)也去實(shí)現(xiàn)Cloneable接口實(shí)現(xiàn)clone()方法。對(duì)于字符類(lèi)可以創(chuàng)建一個(gè)新的字符串實(shí)現(xiàn)拷貝。
對(duì)于上述代碼，Father類(lèi)實(shí)現(xiàn)Cloneable接口并重寫(xiě)clone()方法。son的clone()方法需要對(duì)各個(gè)引用都拷貝一遍。
//Father clone()方法 @Override protected Father clone() throws CloneNotSupportedException {return (Father) super.clone(); } //Son clone()方法 @Override protected Son clone() throws CloneNotSupportedException {Son son= (Son) super.clone();//待返回克隆的對(duì)象son.name=new String(name);son.father=father.clone();return son; }其他代碼不變，執(zhí)行結(jié)果如下：
Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}} Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}} s1==s2:false s1.name==s2.name:falses1.Father==s2.Father:false s1.name==s2.name:false Son{age=12, name='son222', father=Father{name='smallFather'}} Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}}序列化
可以發(fā)現(xiàn)這種方式實(shí)現(xiàn)了深拷貝。但是這種情況有個(gè)問(wèn)題，如果引用數(shù)量或者層數(shù)太多了怎么辦呢？
不可能去每個(gè)對(duì)象挨個(gè)寫(xiě)clone()吧？那怎么辦呢？借助序列化啊。
因?yàn)樾蛄谢?#xff1a;將二進(jìn)制字節(jié)流內(nèi)容寫(xiě)到一個(gè)媒介（文本或字節(jié)數(shù)組），然后是從這個(gè)媒介讀取數(shù)據(jù)，原對(duì)象寫(xiě)入這個(gè)媒介后拷貝給clone對(duì)象，原對(duì)象的修改不會(huì)影響clone對(duì)象，因?yàn)閏lone對(duì)象是從這個(gè)媒介讀取。
熟悉對(duì)象緩存的知道我們經(jīng)常將Java對(duì)象緩存到Redis中，然后還可能從Redis中讀取生成Java對(duì)象，這就用到序列化和反序列化。一般可以將Java對(duì)象存儲(chǔ)為字節(jié)流或者json串然后反序列化成Java對(duì)象。因?yàn)樾蛄谢瘯?huì)儲(chǔ)存對(duì)象的屬性但是不會(huì)也無(wú)法存儲(chǔ)對(duì)象在內(nèi)存中地址相關(guān)信息。所以在反序列化成Java對(duì)象時(shí)候會(huì)重新創(chuàng)建所有的引用對(duì)象。
在具體實(shí)現(xiàn)上，自定義的類(lèi)需要實(shí)現(xiàn)Serializable接口。在需要深拷貝的類(lèi)(Son)中定義一個(gè)函數(shù)返回該類(lèi)對(duì)象：
protected Son deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {Son son=null;//在內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)字節(jié)數(shù)組緩沖區(qū)，所有發(fā)送到輸出流的數(shù)據(jù)保存在該字節(jié)數(shù)組中//默認(rèn)創(chuàng)建一個(gè)大小為32的緩沖區(qū)ByteArrayOutputStream byOut=new ByteArrayOutputStream();//對(duì)象的序列化輸出ObjectOutputStream outputStream=new ObjectOutputStream(byOut);//通過(guò)字節(jié)數(shù)組的方式進(jìn)行傳輸outputStream.writeObject(this); //將當(dāng)前student對(duì)象寫(xiě)入字節(jié)數(shù)組中//在內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)字節(jié)數(shù)組緩沖區(qū)，從輸入流讀取的數(shù)據(jù)保存在該字節(jié)數(shù)組緩沖區(qū)ByteArrayInputStream byIn=new ByteArrayInputStream(byOut.toByteArray()); //接收字節(jié)數(shù)組作為參數(shù)進(jìn)行創(chuàng)建ObjectInputStream inputStream=new ObjectInputStream(byIn);son=(Son) inputStream.readObject(); //從字節(jié)數(shù)組中讀取return son; }使用時(shí)候調(diào)用我們寫(xiě)的方法即可，其他不變，實(shí)現(xiàn)的效果為：
Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}} Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}} s1==s2:false s1.name==s2.name:falses1.Father==s2.Father:false s1.name==s2.name:false Son{age=12, name='son222', father=Father{name='smallFather'}} Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}}寫(xiě)在最后
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總結(jié)
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