浅拷贝和深拷贝(谈谈java中的clone)

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。那么在java语言中，有几种方式可以创建对象呢？
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
那么这两种方式有什么相同和不同呢？ 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。【详解Java中的clone方法】

引用的拷贝
//引用拷贝

 //引用拷贝
    private static void copyReferenceObject(){
        Person p = new Person(23, "zhang");
        Person p1 = p;
        System.out.println(p);
        System.out.println(p1);
    }

 这里打印的结果： 

com.yaolong.clone.Person@3654919e
com.yaolong.clone.Person@3654919e
可以看到，打印的结果是一样的，也就是说，二者的引用是同一个对象，并没有创建出一个新的对象。因此要区分引用拷贝和对象拷贝的区别，下面要介绍的就是对象拷贝。

浅拷贝
浅拷贝是按位拷贝对象，它会创建一个新对象，这个对象有着原始对象属性值的一份精确拷贝。如果属性是基本类型，拷贝的就是基本类型的值；如果属性是内存地址（引用类型），拷贝的就是内存地址 ，因此如果其中一个对象改变了这个地址，就会影响到另一个对象。

实现对象拷贝的类，必须实现Cloneable接口，并覆写clone()方法。
Persion类： 

package com.yaolong.clone;
public class Person implements Cloneable{
    //private Integer age;
    private int age;//阿里规范中规定pojo类中的属性强制使用包装类型，这里只是测试

    private String name;
    public Person(Integer age, String name) {
        super();
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
   //getter setter
    @Override
    public String toString() {
        return super.toString();
    }
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

 

//对象拷贝

//对象拷贝
    private static void copyRealObject() throws CloneNotSupportedException{
        Person p = new Person(23, "zhang");
        Person p1 = (Person) p.clone();      
        System.out.println(p);
        System.out.println(p1);
    }

这里打印的结果： 

com.yaolong.clone.Person@28084850
com.yaolong.clone.Person@37c390b8
可以看出，二者的对象地址不一样，因此实现了拷贝。

但是还是有个问题，就是Person类中有一个String类型的引用对象name，它真的也被拷贝过去了吗，还是说依然是引用的是同一个name对象呢，在上面的代码基础上，我们继续打印：

System.out.println("pName："+p.getName().hashCode());
System.out.println("p1Name："+p1.getName().hashCode());

这里打印的结果： 

pName：115864556
p1Name：115864556
可见，二者的name属性依然是指向同一个对象。上面故意将age属性改为int基本类型，因为基本数据类型是不存在引用问题。
这实际上就是典型的浅拷贝：

由上可知，从Object中继承过来的clone默认实现的是浅拷贝。

 

深拷贝
深拷贝会拷贝所有的属性,并拷贝属性指向的动态分配的内存。当对象和它所引用的对象一起拷贝时即发生深拷贝。深拷贝相比于浅拷贝速度较慢并且花销较大。

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。

 

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();//在clone方法内部，把该对象引用(newBody)的其他对象,也要clone一份,就是深拷贝
        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。

真的是深拷贝吗
由上一节的内容可以得出如下结论：

如果要深拷贝一个对象， 这对象必须要实现Cloneable接口，实现clone方法，且在clone方法内部，把克隆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。
那么，按照上面的结论， Body类组合了Head类， 而Head类组合了Face类，要想深拷贝Body类，必须在Body类的clone方法中将Head类也要拷贝一份，但是在拷贝Head类时，默认执行的是浅拷贝，也就是说Head中组合的Face对象并不会被拷贝。验证代码如下：（这里本来只给出Face类的代码就可以了， 但是为了阅读起来具有连贯性，避免丢失上下文信息， 还是给出整个程序，整个程序也非常简短）

 

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();
    }
} 
static class Face{}
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
    Body body = new Body(new Head(new Face()));
    Body body1 = (Body) body.clone();
    System.out.println("body == body1 : " + (body == body1) );
    System.out.println("body.head == body1.head : " +  (body.head == body1.head));
    System.out.println("body.head.face == body1.head.face : " +  (body.head.face == body1.head.face));

}

打印结果为：
body == body1 : false
body.head == body1.head : false
body.head.face == body1.head.face : true

刚刚的例子算是个不彻底的深拷贝。

要想让 body.head.face == body1.head.face : false

只需将Face对象拷贝一份就可以了。这需要让Face类也实现Cloneable接口(  return super.clone();  )，实现clone方法，并且在在Head对象的clone方法中,拷贝它所引用的Face对象。

加上以下，就是彻底的深拷贝：

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();
        Head newHead = (Head) super.clone();
        newHead.face = (Face) this.face.clone();
        return newHead;
    }
} 
static class Face implements Cloneable{
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

 

再次运行上面的示例，得到的运行结果如下：

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

【推荐】慎用 Object 的 clone 方法来拷贝对象。 

说明： 对象的 clone 方法默认是浅拷贝，若想实现深拷贝需要重写 clone 方法实现属性对象的拷贝。
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作者：吴渣渣
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/u014727260/article/details/55003402
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