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克隆，想必大家都有耳聞，世界上第一只克隆羊多莉就是利用細(xì)胞核移植技術(shù)將哺乳動(dòng)物的成年體細(xì)胞培育出新個(gè)體，甚為神奇。其實(shí)在Java中也存在克隆的概念，即實(shí)現(xiàn)對(duì)象的復(fù)制。
本文將嘗試介紹一些關(guān)于Java中的克隆和一些深入的問題，希望可以幫助大家更好地了解克隆。
假如說你想復(fù)制一個(gè)簡(jiǎn)單變量。很簡(jiǎn)單：
int apples = 5; int pears = apples;
不僅僅是int類型，其它七種原始數(shù)據(jù)類型(boolean,char,byte,short,float,double.long)同樣適用于該類情況。
但是如果你復(fù)制的是一個(gè)對(duì)象，情況就有些復(fù)雜了。
假設(shè)說我是一個(gè)beginner，我會(huì)這樣寫：
class Student {
private int number;
public int getNumber() {
return number;
}
public void setNumber(int number) {
this.number = number;
}
}
public class Test {
public static void main(String args[]) {
Student stu1 = new Student();
stu1.setNumber(12345);
Student stu2 = stu1;
System.out.println("學(xué)生1:" + stu1.getNumber());
System.out.println("學(xué)生2:" + stu2.getNumber());
}
}
結(jié)果：
學(xué)生1:12345
學(xué)生2:12345
這里我們自定義了一個(gè)學(xué)生類，該類只有一個(gè)number字段。
我們新建了一個(gè)學(xué)生實(shí)例，然后將該值賦值給stu2實(shí)例。(Student stu2 = stu1;)
再看看打印結(jié)果，作為一個(gè)新手，拍了拍胸腹，對(duì)象復(fù)制不過如此，
難道真的是這樣嗎？
我們?cè)囍淖僺tu2實(shí)例的number字段，再打印結(jié)果看看：
stu2.setNumber(54321);
System.out.println("學(xué)生1:" + stu1.getNumber());
System.out.println("學(xué)生2:" + stu2.getNumber());
結(jié)果：
學(xué)生1:54321
學(xué)生2:54321
這就怪了，為什么改變學(xué)生2的學(xué)號(hào)，學(xué)生1的學(xué)號(hào)也發(fā)生了變化呢？
原因出在(stu2 = stu1) 這一句。該語句的作用是將stu1的引用賦值給stu2，
這樣，stu1和stu2指向內(nèi)存堆中同一個(gè)對(duì)象。如圖：
那么，怎樣才能達(dá)到復(fù)制一個(gè)對(duì)象呢？
是否記得萬類之王Object。它有11個(gè)方法，有兩個(gè)protected的方法，其中一個(gè)為clone方法。
在Java中所有的類都是缺省的繼承自Java語言包中的Object類的，查看它的源碼，你可以把你的JDK目錄下的src.zip復(fù)制到其他地方然后解壓，里面就是所有的源碼。發(fā)現(xiàn)里面有一個(gè)訪問限定符為protected的方法clone()：
/* Creates and returns a copy of this object. The precise meaning of "copy" may depend on the class of the object. The general intent is that, for any object x, the expression: 1) x.clone() != x will be true 2) x.clone().getClass() == x.getClass() will be true, but these are not absolute requirements. 3) x.clone().equals(x) will be true, this is not an absolute requirement. */ protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;
仔細(xì)一看，它還是一個(gè)native方法，大家都知道native方法是非Java語言實(shí)現(xiàn)的代碼，供Java程序調(diào)用的，因?yàn)镴ava程序是運(yùn)行在JVM虛擬機(jī)上面的，要想訪問到比較底層的與操作系統(tǒng)相關(guān)的就沒辦法了，只能由靠近操作系統(tǒng)的語言來實(shí)現(xiàn)。
第一次聲明保證克隆對(duì)象將有單獨(dú)的內(nèi)存地址分配。
第二次聲明表明，原始和克隆的對(duì)象應(yīng)該具有相同的類類型，但它不是強(qiáng)制性的。
第三聲明表明，原始和克隆的對(duì)象應(yīng)該是平等的equals()方法使用，但它不是強(qiáng)制性的。
因?yàn)槊總€(gè)類直接或間接的父類都是Object，因此它們都含有clone()方法，但是因?yàn)樵摲椒ㄊ莗rotected，所以都不能在類外進(jìn)行訪問。
要想對(duì)一個(gè)對(duì)象進(jìn)行復(fù)制，就需要對(duì)clone方法覆蓋。
為什么要克??？
大家先思考一個(gè)問題，為什么需要克隆對(duì)象？直接new一個(gè)對(duì)象不行嗎？
答案是：克隆的對(duì)象可能包含一些已經(jīng)修改過的屬性，而new出來的對(duì)象的屬性都還是初始化時(shí)候的值，所以當(dāng)需要一個(gè)新的對(duì)象來保存當(dāng)前對(duì)象的“狀態(tài)”就靠clone方法了。那么我把這個(gè)對(duì)象的臨時(shí)屬性一個(gè)一個(gè)的賦值給我新new的對(duì)象不也行嘛？可以是可以，但是一來麻煩不說，二來，大家通過上面的源碼都發(fā)現(xiàn)了clone是一個(gè)native方法，就是快啊，在底層實(shí)現(xiàn)的。
提個(gè)醒，我們常見的Object a=new Object();Object b;b=a;這種形式的代碼復(fù)制的是引用，即對(duì)象在內(nèi)存中的地址，a和b對(duì)象仍然指向了同一個(gè)對(duì)象。
而通過clone方法賦值的對(duì)象跟原來的對(duì)象時(shí)同時(shí)獨(dú)立存在的。
如何實(shí)現(xiàn)克隆
先介紹一下兩種不同的克隆方法，淺克隆(ShallowClone)和深克隆(DeepClone)。
在Java語言中，數(shù)據(jù)類型分為值類型（基本數(shù)據(jù)類型）和引用類型，值類型包括int、double、byte、boolean、char等簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型，引用類型包括類、接口、數(shù)組等復(fù)雜類型。淺克隆和深克隆的主要區(qū)別在于是否支持引用類型的成員變量的復(fù)制，下面將對(duì)兩者進(jìn)行詳細(xì)介紹。
一般步驟是（淺克隆）：
1. 被復(fù)制的類需要實(shí)現(xiàn)Clonenable接口（不實(shí)現(xiàn)的話在調(diào)用clone方法會(huì)拋出CloneNotSupportedException異常)， 該接口為標(biāo)記接口(不含任何方法)
2. 覆蓋clone()方法，訪問修飾符設(shè)為public。方法中調(diào)用super.clone()方法得到需要的復(fù)制對(duì)象。（native為本地方法)
下面對(duì)上面那個(gè)方法進(jìn)行改造：
class Student implements Cloneable{
private int number;
public int getNumber() {
return number;
}
public void setNumber(int number) {
this.number = number;
}
@Override
public Object clone() {
Student stu = null;
try{
stu = (Student)super.clone();
}
catch(CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return stu;
}
}
public class Test {
public static void main(String args[]) {
Student stu1 = new Student();
stu1.setNumber(12345);
Student stu2 = (Student)stu1.clone();
System.out.println("學(xué)生1:" + stu1.getNumber());
System.out.println("學(xué)生2:" + stu2.getNumber());
stu2.setNumber(54321);
System.out.println("學(xué)生1:" + stu1.getNumber());
System.out.println("學(xué)生2:" + stu2.getNumber());
}
}
結(jié)果：
學(xué)生1:12345
學(xué)生2:12345
學(xué)生1:12345
學(xué)生2:54321
如果你還不相信這兩個(gè)對(duì)象不是同一個(gè)對(duì)象，那么你可以看看這一句：
System.out.println(stu1 == stu2); // false
上面的復(fù)制被稱為淺克隆。
還有一種稍微復(fù)雜的深度復(fù)制：
我們?cè)趯W(xué)生類里再加一個(gè)Address類。
class Address {
private String add;
public String getAdd() {
return add;
}
public void setAdd(String add) {
this.add = add;
}
}
class Student implements Cloneable{
private int number;
private Address addr;
public Address getAddr() {
return addr;
}
public void setAddr(Address addr) {
this.addr = addr;
}
public int getNumber() {
return number;
}
public void setNumber(int number) {
this.number = number;
}
@Override
public Object clone() {
Student stu = null;
try{
stu = (Student)super.clone();
}
catch(CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return stu;
}
}
public class Test {
public static void main(String args[]) {
Address addr = new Address();
addr.setAdd("杭州市");
Student stu1 = new Student();
stu1.setNumber(123);
stu1.setAddr(addr);
Student stu2 = (Student)stu1.clone();
System.out.println("學(xué)生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
System.out.println("學(xué)生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());
}
}
結(jié)果：
學(xué)生1:123,地址:杭州市
學(xué)生2:123,地址:杭州市
乍一看沒什么問題，真的是這樣嗎？
我們?cè)趍ain方法中試著改變addr實(shí)例的地址。
addr.setAdd("西湖區(qū)");
System.out.println("學(xué)生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
System.out.println("學(xué)生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());
結(jié)果：
學(xué)生1:123,地址:杭州市 學(xué)生2:123,地址:杭州市 學(xué)生1:123,地址:西湖區(qū) 學(xué)生2:123,地址:西湖區(qū)
這就奇怪了，怎么兩個(gè)學(xué)生的地址都改變了？
原因是淺復(fù)制只是復(fù)制了addr變量的引用，并沒有真正的開辟另一塊空間，將值復(fù)制后再將引用返回給新對(duì)象。
所以，為了達(dá)到真正的復(fù)制對(duì)象，而不是純粹引用復(fù)制。我們需要將Address類可復(fù)制化，并且修改clone方法，完整代碼如下：
package abc;
class Address implements Cloneable {
private String add;
public String getAdd() {
return add;
}
public void setAdd(String add) {
this.add = add;
}
@Override
public Object clone() {
Address addr = null;
try{
addr = (Address)super.clone();
}catch(CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return addr;
}
}
class Student implements Cloneable{
private int number;
private Address addr;
public Address getAddr() {
return addr;
}
public void setAddr(Address addr) {
this.addr = addr;
}
public int getNumber() {
return number;
}
public void setNumber(int number) {
this.number = number;
}
@Override
public Object clone() {
Student stu = null;
try{
stu = (Student)super.clone(); //淺復(fù)制
}catch(CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
stu.addr = (Address)addr.clone(); //深度復(fù)制
return stu;
}
}
public class Test {
public static void main(String args[]) {
Address addr = new Address();
addr.setAdd("杭州市");
Student stu1 = new Student();
stu1.setNumber(123);
stu1.setAddr(addr);
Student stu2 = (Student)stu1.clone();
System.out.println("學(xué)生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
System.out.println("學(xué)生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());
addr.setAdd("西湖區(qū)");
System.out.println("學(xué)生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
System.out.println("學(xué)生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());
}
}
結(jié)果：
學(xué)生1:123,地址:杭州市
學(xué)生2:123,地址:杭州市
學(xué)生1:123,地址:西湖區(qū)
學(xué)生2:123,地址:杭州市
這樣結(jié)果就符合我們的想法了。
最后我們可以看看API里其中一個(gè)實(shí)現(xiàn)了clone方法的類：
java.util.Date:
/**
* Return a copy of this object.
*/
public Object clone() {
Date d = null;
try {
d = (Date)super.clone();
if (cdate != null) {
d.cdate = (BaseCalendar.Date) cdate.clone();
}
} catch (CloneNotSupportedException e) {} // Won't happen
return d;
}
該類其實(shí)也屬于深度復(fù)制。
淺克隆和深克隆
1、淺克隆
在淺克隆中，如果原型對(duì)象的成員變量是值類型，將復(fù)制一份給克隆對(duì)象；如果原型對(duì)象的成員變量是引用類型，則將引用對(duì)象的地址復(fù)制一份給克隆對(duì)象，也就是說原型對(duì)象和克隆對(duì)象的成員變量指向相同的內(nèi)存地址。
簡(jiǎn)單來說，在淺克隆中，當(dāng)對(duì)象被復(fù)制時(shí)只復(fù)制它本身和其中包含的值類型的成員變量，而引用類型的成員對(duì)象并沒有復(fù)制。
在Java語言中，通過覆蓋Object類的clone()方法可以實(shí)現(xiàn)淺克隆。
2、深克隆
在深克隆中，無論原型對(duì)象的成員變量是值類型還是引用類型，都將復(fù)制一份給克隆對(duì)象，深克隆將原型對(duì)象的所有引用對(duì)象也復(fù)制一份給克隆對(duì)象。
簡(jiǎn)單來說，在深克隆中，除了對(duì)象本身被復(fù)制外，對(duì)象所包含的所有成員變量也將復(fù)制。
在Java語言中，如果需要實(shí)現(xiàn)深克隆，可以通過覆蓋Object類的clone()方法實(shí)現(xiàn)，也可以通過序列化(Serialization)等方式來實(shí)現(xiàn)。
（如果引用類型里面還包含很多引用類型，或者內(nèi)層引用類型的類里面又包含引用類型，使用clone方法就會(huì)很麻煩。這時(shí)我們可以用序列化的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)象的深克隆。）
序列化就是將對(duì)象寫到流的過程，寫到流中的對(duì)象是原有對(duì)象的一個(gè)拷貝，而原對(duì)象仍然存在于內(nèi)存中。通過序列化實(shí)現(xiàn)的拷貝不僅可以復(fù)制對(duì)象本身，而且可以復(fù)制其引用的成員對(duì)象，因此通過序列化將對(duì)象寫到一個(gè)流中，再從流里將其讀出來，可以實(shí)現(xiàn)深克隆。需要注意的是能夠?qū)崿F(xiàn)序列化的對(duì)象其類必須實(shí)現(xiàn)Serializable接口，否則無法實(shí)現(xiàn)序列化操作。
擴(kuò)展
Java語言提供的Cloneable接口和Serializable接口的代碼非常簡(jiǎn)單，它們都是空接口，這種空接口也稱為標(biāo)識(shí)接口，標(biāo)識(shí)接口中沒有任何方法的定義，其作用是告訴JRE這些接口的實(shí)現(xiàn)類是否具有某個(gè)功能，如是否支持克隆、是否支持序列化等。
解決多層克隆問題
如果引用類型里面還包含很多引用類型，或者內(nèi)層引用類型的類里面又包含引用類型，使用clone方法就會(huì)很麻煩。這時(shí)我們可以用序列化的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)象的深克隆。
public class Outer implements Serializable{
private static final long serialVersionUID = 369285298572941L; //最好是顯式聲明ID
public Inner inner;
//Discription:[深度復(fù)制方法,需要對(duì)象及對(duì)象所有的對(duì)象屬性都實(shí)現(xiàn)序列化]
public Outer myclone() {
Outer outer = null;
try { // 將該對(duì)象序列化成流,因?yàn)閷懺诹骼锏氖菍?duì)象的一個(gè)拷貝，而原對(duì)象仍然存在于JVM里面。所以利用這個(gè)特性可以實(shí)現(xiàn)對(duì)象的深拷貝
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baos);
oos.writeObject(this);
// 將流序列化成對(duì)象
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais);
outer = (Outer) ois.readObject();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
return outer;
}
}
Inner也必須實(shí)現(xiàn)Serializable，否則無法序列化：
public class Inner implements Serializable{
private static final long serialVersionUID = 872390113109L; //最好是顯式聲明ID
public String name = "";
public Inner(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Inner的name值為：" + name;
}
}
這樣也能使兩個(gè)對(duì)象在內(nèi)存空間內(nèi)完全獨(dú)立存在，互不影響對(duì)方的值。
總結(jié)
實(shí)現(xiàn)對(duì)象克隆有兩種方式：
1). 實(shí)現(xiàn)Cloneable接口并重寫Object類中的clone()方法；
2). 實(shí)現(xiàn)Serializable接口，通過對(duì)象的序列化和反序列化實(shí)現(xiàn)克隆，可以實(shí)現(xiàn)真正的深度克隆。
注意：基于序列化和反序列化實(shí)現(xiàn)的克隆不僅僅是深度克隆，更重要的是通過泛型限定，可以檢查出要克隆的對(duì)象是否支持序列化，這項(xiàng)檢查是編譯器完成的，不是在運(yùn)行時(shí)拋出異常，這種是方案明顯優(yōu)于使用Object類的clone方法克隆對(duì)象。讓問題在編譯的時(shí)候暴露出來總是優(yōu)于把問題留到運(yùn)行時(shí)。
以上就是本文關(guān)于Java編程實(shí)現(xiàn)對(duì)象克隆（復(fù)制）代碼詳解的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家有所幫助。感興趣的來朋友可以繼續(xù)參閱本站其他相關(guān)專題，如有不足之處，歡迎留言指出。
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