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关于java:Java-深拷贝和浅拷贝

jiezi

前言

在解说什么是深拷贝和浅拷贝之前，咱们先来理解一下什么是根本类型和援用类型。

根本类型和援用类型

根本类型也称为值类型，别离是字符类型 char，布尔类型 boolean 以及数值类型 byte、short、int、long、float、double。

援用类型则包含类、接口、数组、枚举等。

Java 将内存空间分为堆和栈。根本类型间接在栈中存储数值，而援用类型是将援用放在栈中，理论存储的值是放在堆中，通过栈中的援用指向堆中寄存的数据。

上图定义的 a 和 b 都是根本类型，其值是间接寄存在栈中的；而 c 和 d 是 String 申明的，这是一个援用类型，援用地址是寄存在 栈中，而后指向堆的内存空间。

上面 d = c；这条语句示意将 c 的援用赋值给 d，那么 c 和 d 将指向同一块堆内存空间。

Clone 办法

本篇博客咱们解说的是 Java 的深拷贝和浅拷贝，其实现形式正是通过调用 Object 类的 clone() 办法来实现。在 Object.class 类中，源码为：

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

这是一个用 native 关键字润饰的办法，只须要晓得用 native 润饰的办法就是通知操作系统，这个办法我不实现了，让操作系统去实现。具体怎么实现咱们不须要理解，只须要晓得 clone 办法的作用就是复制对象，产生一个新的对象。

浅拷贝

浅拷贝是按位拷贝对象，它会创立一个新对象，这个对象有着原始对象属性值的一份准确拷贝。如果属性是根本类型，拷贝的就是根本类型的值；如果属性是内存地址（援用类型），拷贝的就是内存地址，因而如果其中一个对象扭转了这个地址，就会影响到另一个对象。即默认拷贝构造函数只是对对象进行浅拷贝复制(一一成员顺次拷贝)，即只复制对象空间而不复制资源。

实现对象拷贝的类，须要实现 Cloneable 接口，并覆写 clone() 办法。

public class Address {

    private String province;
    private String city;

    public void setAddress(String province, String city) {
        this.province = province;
        this.city = city;
    }

    @Override
    public String toString() {return "Address [province=" + province + ", city=" + city + "]";
    }
}
public class Student implements Cloneable {

    private String name;
    private int age;
    private Address address;

    public Student() {}

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.address = new Address();}

    public String getName() {return name;}

    public void setName(String name) {this.name = name;}

    public int getAge() {return age;}

    public void setAge(int age) {this.age = age;}

    public void setAddress(String province, String city) {address.setAddress(province, city);
    }

    public void display(String name) {System.out.println(name + ":" + "name=" + name + ", age=" + age + "," + address);
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();
    }
}

这是一个咱们要进行赋值的原始类 Student。上面咱们产生一个 Student 对象，并调用其 clone 办法复制一个新的对象。

留神：调用对象的 clone 办法，必须要让类实现 Cloneable 接口，并且覆写 clone 办法。

测试：

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Student s1 = new Student("小明",20);
        s1.setAddress("安徽","合肥");
        Student s2 = (Student) s1.clone();
        System.out.println("S1:"+s1);
        System.out.println("s1.getName:"+s1.getName().hashCode());
        System.out.println("S2:"+s2);
        System.out.println("s2.getName:"+s2.getName().hashCode());

        s1.display("s1");
        s2.display("s2");
        s2.setAddress("安徽","安庆");
        s1.display("s1");
        s2.display("s2");
    }

输入后果：

S1:org.example.jvm.Student@2a84aee7
s1.getName:756703
S2:org.example.jvm.Student@a09ee92
s2.getName:756703
s1:name=s1, age=20,Address [province= 安徽, city= 合肥]
s2:name=s2, age=20,Address [province= 安徽, city= 合肥]
s1:name=s1, age=20,Address [province= 安徽, city= 安庆]
s2:name=s2, age=20,Address [province= 安徽, city= 安庆]

首先咱们创立一个 Student 类的对象 s1，其 name 为小明,age 为 20，地址类 Address 两个属性为 安徽和合肥。接着咱们调用 clone() 办法复制另一个对象 s2，接着打印这两个对象的内容。

剖析后果：

  • 从第 1 行和第 3 行打印后果来看，这是两个不同的对象。
  • 从第 5 行和第 6 行打印的对象内容看，原对象 s1 和克隆进去的对象 s2 内容完全相同。
  • 咱们更改一下克隆对象 s2 的属性 Address 为 安徽安庆 （原对象 s1 是 安徽合肥），然而从第 7 行和第 8 行打印后果来看，原对象 s1 和克隆对象 s2 的 Address 属性都被批改了。
  • 对象 Student 的属性 Address，通过 clone 之后，其实只是复制了其援用，他们指向的还是同一块堆内存空间，当批改其中一个对象的属性 Address，另一个也会跟着变动。

浅拷贝：创立一个新对象，而后将以后对象的非动态字段复制到该新对象，如果字段是值类型的，那么对该字段执行复制；如果该字段是援用类型的话，则复制援用但不复制援用的对象。因而，原始对象及其正本援用同一个对象。

深拷贝

深拷贝，在拷贝援用类型成员变量时，为援用类型的数据成员另辟了一个独立的内存空间，实现真正内容上的拷贝。

对于 Student 的援用类型的成员变量 Address，须要实现 Cloneable 并重写 clone() 办法。

public class Address implements Cloneable{

    private String province;
    private String city;

    public void setAddress(String province, String city) {
        this.province = province;
        this.city = city;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();
    }

    @Override
    public String toString() {return "Address [province=" + province + ", city=" + city + "]";
    }
}

在 Student 的 clone() 办法中，须要拿到拷贝本人后产生的新的对象，而后对新的对象的援用类型再调用拷贝操作，实现对援用类型成员变量的深拷贝。

public class Student implements Cloneable {

    private String name;
    private int age;
    private Address address;

    public Student() {}

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.address = new Address();}

    public String getName() {return name;}

    public void setName(String name) {this.name = name;}

    public int getAge() {return age;}

    public void setAge(int age) {this.age = age;}

    public void setAddress(String province, String city) {address.setAddress(province, city);
    }

    public void display(String name) {System.out.println(name + ":" + "name=" + name + ", age=" + age + "," + address);
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {Student s = (Student) super.clone();
        s.address = (Address) address.clone();
        return s;
    }
}

测试：

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Student s1 = new Student("小明",20);
        s1.setAddress("安徽","合肥");
        Student s2 = (Student) s1.clone();
        System.out.println("S1:"+s1);
        System.out.println("s1.getName:"+s1.getName().hashCode());
        System.out.println("S2:"+s2);
        System.out.println("s2.getName:"+s2.getName().hashCode());

        s1.display("s1");
        s2.display("s2");
        s2.setAddress("安徽","安庆");
        s1.display("s1");
        s2.display("s2");
    }

输入后果：

S1:org.example.jvm.Student@2a84aee7
s1.getName:756703
S2:org.example.jvm.Student@a09ee92
s2.getName:756703
s1:name=s1, age=20,Address [province= 安徽, city= 合肥]
s2:name=s2, age=20,Address [province= 安徽, city= 合肥]
s1:name=s1, age=20,Address [province= 安徽, city= 合肥]
s2:name=s2, age=20,Address [province= 安徽, city= 安庆]

由输入后果可知，深拷贝后，不论是根底数据类型还是援用类型的成员变量，批改其值都不会互相造成影响。

留神：

然而这种做法有个弊病，这里咱们 Student 类只有一个 Address 援用类型，而 Address 类没有，所以咱们只用重写 Address 类的 clone 办法，然而如果 Address 类也存在一个援用类型，那么咱们也要重写其 clone 办法，这样上来，有多少个援用类型，咱们就要重写多少次，如果存在很多援用类型，那么代码量显然会很大，所以这种办法不太适合。

还有一种形式能够实现深拷贝：利用序列化

序列化是将对象写到流中便于传输，而反序列化则是把对象从流中读取进去。

这里写到流中的对象则是原始对象的一个拷贝，因为原始对象还存在 JVM 中，所以咱们能够利用对象的序列化产生克隆对象，而后通过反序列化获取这个对象。

留神每个须要序列化的类都要实现 Serializable 接口，如果有某个属性不须要序列化，能够将其申明为 transient，行将其排除在克隆属性之外。

public class Address implements Serializable {

    private String province;
    private String city;

    public void setAddress(String province, String city) {
        this.province = province;
        this.city = city;
    }

    @Override
    public String toString() {return "Address [province=" + province + ", city=" + city + "]";
    }
}
public class Student implements Serializable {

    private String name;
    private int age;
    private Address address;

    public Student() {}

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.address = new Address();}

    public String getName() {return name;}

    public void setName(String name) {this.name = name;}

    public int getAge() {return age;}

    public void setAge(int age) {this.age = age;}

    public void setAddress(String province, String city) {address.setAddress(province, city);
    }

    public void display(String name) {System.out.println(name + ":" + "name=" + name + ", age=" + age + "," + address);
    }

    // 深度拷贝
    public Object deepClone() throws Exception{
        // 序列化
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
        oos.writeObject(this);
        // 反序列化
        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
        return ois.readObject();}

}

测试：

    public static void main(String[] args) throws Exception {Student s1 = new Student("小明",20);
        s1.setAddress("安徽","合肥");
        Student s2 = (Student) s1.deepClone();
        System.out.println("S1:"+s1);
        System.out.println("s1.getName:"+s1.getName().hashCode());
        System.out.println("S2:"+s2);
        System.out.println("s2.getName:"+s2.getName().hashCode());

        s1.display("s1");
        s2.display("s2");
        s2.setAddress("安徽","安庆");
        s1.display("s1");
        s2.display("s2");
    }

输入后果：

S1:org.example.jvm.Student@3f99bd52
s1.getName:756703
S2:org.example.jvm.Student@1f17ae12
s2.getName:756703
s1:name=s1, age=20,Address [province= 安徽, city= 合肥]
s2:name=s2, age=20,Address [province= 安徽, city= 合肥]
s1:name=s1, age=20,Address [province= 安徽, city= 合肥]
s2:name=s2, age=20,Address [province= 安徽, city= 安庆]

因为序列化产生的是两个齐全独立的对象，所有无论嵌套多少个援用类型，序列化都是能实现深拷贝的。

总结

至此，置信什么是深拷贝，什么是浅拷贝，置信你肯定明确了。

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