java浅拷贝与深拷贝

Java中对象的创建

1 使用new操作符创建一个对象

2 使用clone方法复制一个对象

3 反序列化生成对象。

1、Java中的clone方法

clone顾名思义就是复制， 在Java语言中， clone方法被对象调用，所以会复制对象。所谓的复制对象，首先要分配一个和源对象同样大小的空间，在这个空间中创建一个新的对象。

new操作符的本意是分配内存。程序执行到new操作符时， 首先去看new操作符后面的类型，因为知道了类型，才能知道要分配多大的内存空间。分配完内存之后，再调用构造函数，填充对象的各个域，这一步叫做对象的初始化，构造方法返回后，一个对象创建完毕，可以把他的引用（地址）发布到外部，在外部就可以使用这个引用操纵这个对象。而clone在第一步是和new相似的， 都是分配内存，调用clone方法时，分配的内存和源对象（即调用clone方法的对象）相同，然后再使用原对象中对应的各个域，填充新对象的域， 填充完成之后，clone方法返回，一个新的相同的对象被创建，同样可以把这个新对象的引用发布到外部。

2、复制对象 or 复制引用

在Java中，以下类似的代码非常常见：

        
Person p = new Person(23, "zhang");
Person p1 = p;
        
System.out.println(p);
System.out.println(p1);

当Person p1 = p;执行之后， 是创建了一个新的对象吗？ 首先看打印结果：

com.pansoft.zhangjg.testclone.Person@2f9ee1ac
com.pansoft.zhangjg.testclone.Person@2f9ee1ac

 

可已看出，打印的地址值是相同的，既然地址都是相同的，那么肯定是同一个对象。p和p1只是引用而已，他们都指向了一个相同的对象Person(23, "zhang") 。 可以把这种现象叫做引用的复制。 

上面代码执行完成之后， 内存中的情景如下图所示：

而下面的代码是真真正正的克隆了一个对象。

Person p = new Person(23, "zhang");
Person p1 = (Person) p.clone();
        
System.out.println(p);
System.out.println(p1);

从打印结果可以看出，两个对象的地址是不同的，也就是说创建了新的对象， 而不是把原对象的地址赋给了一个新的引用变量：

com.pansoft.zhangjg.testclone.Person@2f9ee1ac
com.pansoft.zhangjg.testclone.Person@67f1fba0

 

以上代码执行完成后， 内存中的情景如下图所示：

3、深拷贝 or 浅拷贝

上面的示例代码中，Person中有两个成员变量，分别是name和age， name是String类型， age是int类型。代码非常简单，如下所示：

public class Person implements Cloneable{
    
    private int age ;
    private String name;
    
    public Person(int age, String name) {
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
    
    public Person() {}
 
    public int getAge() {
        return age;
    }
 
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Person)super.clone();
    }
}

　　由于age是基本数据类型， 那么对它的拷贝没有什么疑议，直接将一个4字节的整数值拷贝过来就行。但是name是String类型的， 它只是一个引用， 指向一个真正的String对象，那么对它的拷贝有两种方式： 直接将源对象中的name的引用值拷贝给新对象的name字段， 或者是根据原Person对象中的name指向的字符串对象创建一个新的相同的字符串对象，将这个新字符串对象的引用赋给新拷贝的Person对象的name字段。这两种拷贝方式分别叫做浅拷贝和深拷贝。深拷贝和浅拷贝的原理如下图所示：

下面通过代码进行验证。如果两个Person对象的name的地址值相同， 说明两个对象的name都指向同一个String对象， 也就是浅拷贝， 而如果两个对象的name的地址值不同， 那么就说明指向不同的String对象， 也就是在拷贝Person对象的时候， 同时拷贝了name引用的String对象， 也就是深拷贝。验证代码如下：

Person p = new Person(23, "zhang");
Person p1 = (Person) p.clone();
        
String result = p.getName() == p1.getName() 
                ? "clone是浅拷贝的" : "clone是深拷贝的";
        
System.out.println(result);

打印结果为：

clone是浅拷贝的

 

所以，clone方法执行的是浅拷贝， 在编写程序时要注意这个细节。

4、覆盖Object中的clone方法， 实现深拷贝

现在为了要在clone对象时进行深拷贝， 那么就要Clonable接口，覆盖并实现clone方法，除了调用父类中的clone方法得到新的对象， 还要将该类中的引用变量也clone出来。如果只是用Object中默认的clone方法，是浅拷贝的，再次以下面的代码验证：

    static class Body implements Cloneable{
        public Head head;
        
        public Body() {}
 
        public Body(Head head) {this.head = head;}
 
        @Override
        protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
            return super.clone();
        }
        
    }
    static class Head /*implements Cloneable*/{
        public  Face face;
        
        public Head() {}
        public Head(Face face){this.face = face;}
        
    } 
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        
        Body body = new Body(new Head());
        
        Body body1 = (Body) body.clone();
        
        System.out.println("body == body1 : " + (body == body1) );
        
        System.out.println("body.head == body1.head : " +  (body.head == body1.head));
        
        
    }

在以上代码中， 有两个主要的类， 分别为Body和Face， 在Body类中， 组合了一个Face对象。当对Body对象进行clone时， 它组合的Face对象只进行浅拷贝。打印结果可以验证该结论：

body == body1 : false
body.head == body1.head : true

 

如果要使Body对象在clone时进行深拷贝， 那么就要在Body的clone方法中，将源对象引用的Head对象也clone一份。

    static class Body implements Cloneable{
        public Head head;
        public Body() {}
        public Body(Head head) {this.head = head;}
 
        @Override
        protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
            Body newBody =  (Body) super.clone();
            newBody.head = (Head) head.clone();
            return newBody;
        }
        
    }
    static class Head implements Cloneable{
        public  Face face;
        
        public Head() {}
        public Head(Face face){this.face = face;}
        @Override
        protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
            return super.clone();
        }
    } 
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        
        Body body = new Body(new Head());
        
        Body body1 = (Body) body.clone();
        
        System.out.println("body == body1 : " + (body == body1) );
        
        System.out.println("body.head == body1.head : " +  (body.head == body1.head));
        
        
    }

打印结果为：

body == body1 : false
body.head == body1.head : false

 

由此可见， body和body1内的head引用指向了不同的Head对象， 也就是说在clone Body对象的同时， 也拷贝了它所引用的Head对象， 进行了深拷贝。

由上一节的内容可以得出如下结论：如果想要深拷贝一个对象， 这个对象必须要实现Cloneable接口，实现clone方法，并且在clone方法内部，把该对象引用的其他对象也要clone一份 ， 这就要求这个被引用的对象必须也要实现Cloneable接口并且实现clone方法。

5、java 序列化实现深拷贝

这种方式的原理是利用java序列化，将一个对象序列化成二进制字节流，然后对该字节流反序列化赋值给一个对象。代码示例：

public Object seirCopy(Object src) {
    try {
        ByteArrayOutputStream byteOut = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(byteOut);
        out.writeObject(src);
        ByteArrayInputStream byteIn = new ByteArrayInputStream(byteOut.toByteArray());
        ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(byteIn);
        Object dest = in.readObject();
        return dest;
     } catch (Exception e) {
        //do some error handler
        return null;
     }
}