关于java:再见深拷贝浅拷贝问题

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对象拷贝在咱们日常写代码的时候基本上是刚性需要,常常遇到,只不过很多人天天忙于写业务,漠视了一些细节问题和了解,有时候这方面一旦出了问题,就不太容易排查了。

所以本篇好好梳理一下。

注:本文已收录于 Github 开源我的项目:github.com/hansonwang99/JavaCollection,外面有具体自学编程学习路线、面试题和面经、编程材料及系列技术文章等,资源继续更新中 …


值类型 vs 援用类型

这两个概念的辨别,对于深、浅拷贝问题的了解十分重要。

正如 Java 圣经《Java编程思维》第二章的题目所言,在 Java 中所有都能够视为对象,所以来到 Java 的世界,像数组、类 Class、枚举EnumInteger 包装类等等,就是典型的援用类型;

然而 Java 的语言级根底数据类型,诸如 int 这些根本类型,操作时个别也是采取的值传递形式,所以有时候也称它为值类型。

为了便于下文的讲述和举例,咱们这里先定义两个类:StudentMajor,别离示意「学生」以及「所学的业余」,二者是蕴含关系:

`// 学生的所学业余
public class Major {
    private String majorName; // 业余名称
    private long majorId;     // 业余代号
    
    // … 其余省略 …
}
`

`// 学生
public class Student {
    private String name;  // 姓名
    private int age;      // 年龄
    private Major major;  // 所学业余
    
    // … 其余省略 …
}
`


赋值 vs 浅拷贝 vs 深拷贝

对象赋值

赋值是日常编程过程中最常见的操作,最简略的比方:

`Student codeSheep = new Student();
Student codePig = codeSheep;
`

严格来说,这种不能算是对象拷贝,因为拷贝的仅仅只是援用关系,并没有生成新的理论对象:

浅拷贝

浅拷贝属于对象克隆形式的一种,重要的个性体现在这个 「浅」 字上。

比方咱们试图通过 studen1 实例,拷贝失去student2,如果是浅拷贝这种形式,大抵模型能够示意成如下所示的样子:

很显著,值类型 的字段会复制一份,而 援用类型 的字段拷贝的仅仅是援用地址,而该援用地址指向的理论对象空间其实只有一份。

一图胜前言,我想下面这个图曾经体现得很分明了。

深拷贝

深拷贝相较于下面所示的浅拷贝,除了值类型字段会复制一份,援用类型字段所指向的对象,会在内存中也 创立一个正本,就像这个样子:

原理很分明明了,上面来看看具体的代码实现吧。


浅拷贝代码实现

还以上文的例子来讲,我想通过 student1 拷贝失去 student2,浅拷贝的典型实现形式是:让被复制对象的类实现Cloneable 接口,并重写 clone() 办法即可。

以下面的 Student 类拷贝为例:

`public class Student implements Cloneable {

    private String name;  // 姓名
    private int age;      // 年龄
    private Major major;  // 所学业余

    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
    
    // … 其余省略 …

}
`

而后咱们写个测试代码,一试便知:

`public class Test {

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {

        Major m = new Major(“ 计算机科学与技术 ”,666666);
        Student student1 = new Student(“CodeSheep”, 18, m);
        
        // 由 student1 拷贝失去 student2
        Student student2 = (Student) student1.clone();

        System.out.println(student1 == student2);
        System.out.println(student1);
        System.out.println(student2);
        System.out.println(“n”);

        // 批改 student1 的值类型字段
        student1.setAge(35);
        
        // 批改 student1 的援用类型字段
        m.setMajorName(“ 电子信息工程 ”);
        m.setMajorId(888888);

        System.out.println(student1);
        System.out.println(student2);

    }
}
`

运行失去如下后果:

从后果能够看出:

  • student1==student2打印 false,阐明 clone() 办法确实克隆出了一个新对象;
  • 批改值类型字段并不影响克隆进去的新对象,合乎预期;
  • 而批改了 student1 外部的援用对象,克隆对象 student2 也受到了波及,阐明外部还是关联在一起的
    • *

深拷贝代码实现

深度遍历式拷贝

尽管 clone() 办法能够实现对象的拷贝工作,然而留神:clone()办法默认是浅拷贝行为,就像下面的例子一样。若想实现深拷贝需覆写 clone()办法实现援用对象的深度遍历式拷贝,进行地毯式搜寻。

所以对于下面的例子,如果想实现深拷贝,首先须要对更深一层次的援用类 Major 做革新,让其也实现 Cloneable 接口并重写 clone() 办法:

`public class Major implements Cloneable {

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
    
    // … 其余省略 …
}
`

其次咱们还须要在 顶层的 调用类中重写 clone 办法,来调用援用类型字段的 clone() 办法实现深度拷贝,对应到本文那就是 Student 类:

`public class Student implements Cloneable {

    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Student student = (Student) super.clone();
        student.major = (Major) major.clone(); // 重要!!!
        return student;
    }
    
    // … 其余省略 …
}
`

这时候下面的测试用例不变,运行可得后果:

很显著,这时候 student1student2两个对象就齐全独立了,不受相互的烦扰。

利用反序列化实现深拷贝

记得在前文《序列化 / 反序列化,我忍你很久了》中就曾经具体梳理和总结了「序列化和反序列化」这个知识点了。

利用反序列化技术,咱们也能够从一个对象深拷贝出另一个复制对象,而且这货在解决多层套娃式的深拷贝问题时成果出奇的好。

所以咱们这里革新一下 Student 类,让其 clone() 办法通过序列化和反序列化的形式来生成一个原对象的深拷贝正本:

`public class Student implements Serializable {

    private String name;  // 姓名
    private int age;      // 年龄
    private Major major;  // 所学业余

    public Student clone() {
        try {
            // 将对象自身序列化到字节流
            ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream objectOutputStream =
                    new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream);
            objectOutputStream.writeObject(this);

            // 再将字节流通过反序列化形式失去对象正本
            ObjectInputStream objectInputStream =
                    new ObjectInputStream(new ByteArrayInputStream( byteArrayOutputStream.toByteArray() ) );
            return (Student) objectInputStream.readObject();

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return null;
    }
    
    // … 其余省略 …
}
`

当然这种状况下要求被援用的子类(比方这里的 Major 类)也必须是能够序列化的,即实现了 Serializable 接口:

`public class Major implements Serializable {
  
  // … 其余省略 …
    
}
`

这时候测试用例齐全不变,间接运行,也能够失去如下后果:

很显著,这时候 student1student2两个对象也是齐全独立的,不受相互的烦扰,深拷贝实现。


后 记

好了,对于「深拷贝」和「浅拷贝」这个问题这次就聊到这里吧。本认为这篇会很快写完,后果又扯出了这么多货色,不过这样一梳理、一串联,感觉还是清晰了不少。

就这样吧,下篇见。

注:本文已收录于 Github 开源我的项目:github.com/hansonwang99/JavaCollection,外面有具体自学编程学习路线、面试题和面经、编程材料及系列技术文章等,资源继续更新中 …


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正文完
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