Java 对象的克隆Clone和必须了解的浅拷贝与深拷贝

迷南。 2023-03-04 15:29 8阅读 0赞

# **前言** #

## 为什么要写这篇文章？ ##

因为我最近无意间看到了一些项目的代码，不管是曾经编码的人还是新接手的人， 在想完全克隆复制一个已经存在的对象，做为后续的使用，竟然都是采取了重写new一个，然后一个个属性字段值get出来再set回去，这种代码段让我不禁陷入了沉思。

### 简单描述下场景： ###

已经存在一个对象  sheep，里面已经有了一些字段属性值；

因为业务处理需要，想整一个跟这个sheep 对象一模一样的 sheep2 出来；

然后在不管是使用sheep 或者 sheep2 的时候，都互不干扰。

# **正文** #

### **那么实现这个场景，最简单最高效的方法是什么呢？** ###

### **那就是使用克隆 clone。** ###

**ps： 当然不妨可能有一些粗心大意的人或者是新手来说，还会写出以下这种代码，这里不多言。**

![20200804095214649.png][]

那么接下来进入正题，**clone** 克隆的使用。

在结合代码介绍clone前， 必须要先列出一些概念理论知识。

1. 我们使用的 clone（）方法，来自于 java类 Object ，也就是所有的java类都继承的java.lang.Object ，用的就是Object里面的clone（）。

![20200804095705597.png][]

2. 使用clone（）拷贝出来的对象，有自己新的内存地址，而不是跟被拷贝对象一样指向同一个内存地址。

3.使用clone（）拷贝对象跟new 对象的区别是，new是出来一个初始化新对象，而clone是复制出来一个包含原对象一些信息数据的新对象。

结合实例：

要使用clone（），那么类就需要实现 Cloneable 接口。

如：  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mzg3OTQw_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

那么可能有的人就发现了，实现了这个Cloneable，编辑工具没有提示我们去重写方法之类的？？

或是动手能力强的人，点进去了Object的clone方法源码里面，发现是一个空方法？？

*简短地解惑：*

*关键在于，native这个关键字，使用这个关键字修饰的方法（如果平时有多点源码的，应该对这个关键字不陌生），代表这个方法实现体被调用，是告知 jvm去调用非java代码编写的实现体，例如C语言编写的等。而 jvm能否去调用这个实现体，也就是根据咱们是否有实现了Cloneable这个接口做为标记。*

![20200804100814287.png][]

（可以看看设计者在Cloneable留下来的注释，多看源码肯定是有益的。）

![20200804113741529.png][]

好了，不啰嗦，咱们要在Sheep.java 类上使用clone（）方法去实现克隆。  
我们需要就是实现Cloneable接口，以及重写clone方法，而且把重写的clone方法的protected  改完 public 。

如：

public class Sheep implements Cloneable {
    
        private String name;
        private Integer age;
    
    
        @Override
        public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
            return super.clone();
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Sheep{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", age=" + age +
                    '}';
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public Integer getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(Integer age) {
            this.age = age;
        }
    }

仅到此，我们来写个测试方法，试一下克隆一个sheep对象,生成 sheep2对象：

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
    
            Sheep sheep=new Sheep();
            sheep.setName("merry");
            sheep.setAge(5);
    
            System.out.println("克隆前 sheep :"+sheep.toString());
            System.out.println("-----进行克隆-----");
    
            Sheep sheep2 = (Sheep) sheep.clone();
    
            System.out.println("克隆出来的 sheep2:" +sheep2.toString());
            System.out.println("sheep 与 sheep2 的内存地址是否一样 ： "+ (sheep2==sheep));
    
            sheep2.setName(" update from sheep2");
    
            System.out.println("修改 sheep2 的name后, sheep："+sheep.toString());
    
            System.out.println("修改 sheep2 的name后, sheep2："+sheep2.toString());
        }

可以看到结果：  
![20200804102426155.png][]

到这里是否就认为clone的使用就这样子ok了呢？

确实，如果你需要进行克隆的对象里面，只包含基本变量的话，这种clone的使用确实已经足够了。

但是如果里面包含的不只是基本变量，还存在其他对象的引用，那么就涉及到了深拷贝与浅拷贝的知识。

![20200804102807733.png][]

> ### **注意注意注意，当对象内包含其他对象的引用， clone 克隆出来的对象，并没有真正的实现数据克隆！ 这就是使用clone需要考虑的深浅拷贝问题！** ###

![20200804103158882.png][]

### **深拷贝  与  浅拷贝** ###

在我们结合代码实例前，我们先了解下这个深拷贝，浅拷贝的概念理论知识：

**浅拷贝**： 指拷贝对象时仅仅拷贝对象本身（包括对象中的基本变量），而不拷贝对象包含的引用指向的对象。

**深拷贝** ：深拷贝不仅拷贝对象本身，而且拷贝对象包含的引用指向的所有对象。

这么一看，是不是发现了我们上面的例子里面，其实就是属于浅拷贝，确实如此。

**因为对于clone方法来说，**

**如果不对clone（）方法进行改造，那么默认的使用，都是浅拷贝。**

结合实例：

可见现在的sheep类里已经除了基本变量还包含了额外的对象引用 Wool

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mzg3OTQw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

Wool.java

![20200804103718186.png][]

那么基于这种情况，我们来试试此时浅拷贝克隆出来的情景：

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
    
            Wool wool=new Wool();
            wool.setColor("Red Red Red Red");
    
            Sheep sheep=new Sheep();
            sheep.setName("merry");
            sheep.setAge(5);
            sheep.setWool(wool);
            System.out.println("克隆前 sheep :"+sheep.toString());
            System.out.println("-----进行克隆-----");
            Sheep sheep2 = (Sheep) sheep.clone();
            System.out.println("克隆出来的 sheep2:" +sheep2.toString());
    
            System.out.println("------对sheep2的Wool 颜色属性进行修改------");
            sheep2.getWool().setColor("Black Black  Black");
    
            System.out.println("修改 wool颜色后, sheep："+sheep.toString());
    
            System.out.println("修改 wool颜色后,, sheep2："+sheep2.toString());
        }

结果：

![20200804104254479.png][]

**为什么？**

**因为这是浅度拷贝，对除了基本变量的属性值复制外，对里面的wool对象引用并没有额外分配新的内存地址，所以一旦修改了wool，无论是修改sheep的wool属性还是sheep2的属性， 都会致使 使用到wool对象的对象实例 受影响。**

所以对于这种实例里面包含了其他对象的引用，在我们使用克隆clone方法时，我们需要对clone（）进行改造，实现深拷贝。

这样不管后续怎么去修改，克隆出来的对象与被克隆的对象都互不干扰。

进行改造，如上面的分析，我们需要在对Sheep进行克隆的时候，对里面的Wool也分配新的内存地址。

所以：

改造步骤1，让Wool也实现Cloneable，里面wool的重写的clone方法来进行新的内存地址划分。

改造步骤2，在Sheep的clone方法里，调用wool的clone方法然后再赋值。

具体代码:

步骤1

Wool.java

public class Wool  implements Cloneable{
    
        private String color;
    
    
        @Override
        protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
            return super.clone();
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Wool{" +
                    "color='" + color + '\'' +
                    '}';
        }
    
        public String getColor() {
            return color;
        }
    
        public void setColor(String color) {
            this.color = color;
        }
    }

步骤2：

Sheep.java

public class Sheep implements Cloneable {
    
        private String name;
        private Integer age;
        private Wool wool;
    
        @Override
        public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
    
            Sheep sheep= (Sheep) super.clone();
            sheep.wool= (Wool) wool.clone();
            return sheep;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Sheep{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", age=" + age +
                    ", wool=" + wool +
                    '}';
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public Integer getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(Integer age) {
            this.age = age;
        }
    
        public Wool getWool() {
            return wool;
        }
    
        public void setWool(Wool wool) {
            this.wool = wool;
        }
    }

Sheep的clone方法改造分析：

![20200804105755716.png][]

测试方法：

测试结果：  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mzg3OTQw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

*ps： 深拷贝，大家理解意思后，其实应该清楚，实现的方式很多种，那么还有哪些方式实现呢？ 不妨自己探索下。*

好了，该篇就到此。

[20200804095214649.png]: /images/20230208/e6f99ec1c40c4834a32c151b2d0ea657.png
[20200804095705597.png]: /images/20230208/5d0cdeced8324a5395a6dbc378dccf14.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mzg3OTQw_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230208/b4ab17a3b5a9409b952f7dee648eb28c.png
[20200804100814287.png]: /images/20230208/247e340c1b3f4dcc8bb82b75f03c2ae3.png
[20200804113741529.png]: /images/20230208/1d0afe018f9c4907a71e87638f8859b8.png
[20200804102426155.png]: /images/20230208/efbdc1693cdd41ecac31392458d451c7.png
[20200804102807733.png]: /images/20230208/5e8c6dc7bed04db4830d88e829661943.png
[20200804103158882.png]: /images/20230208/2f1996168698401699d4607407175f37.png
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[20200804103718186.png]: /images/20230208/853bc16871b248f3b5ba284da27168bb.png
[20200804104254479.png]: /images/20230208/abe41fa51a574c29b375d8950d78b9b1.png
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