深入理解java中的拷貝機(jī)制

前言

眾所周知在Java中，拷貝分為深拷貝和淺拷貝兩種。java在公共超類Object中實現(xiàn)了一種叫做clone的方法，這種方法clone出來的新對象為淺拷貝，而通過自己定義的clone方法為深拷貝。

（一）Object中clone方法

如果我們new出一個新對象，用一個聲明去引用它，之后又用另一個聲明去引用前一個聲明，那么最后的結(jié)果是：這兩個聲明的變量將指向同一個對象，一處被改全部被改。如果我們想創(chuàng)建一個對象的copy，這個copy和對象的各種屬性完全相同，而且修改這個copy和原對象毫無關(guān)系，那么這個時候我們就要用到clone方法。

package Clone;

import java.util.Date;

/**
 * 
 * @author QuinnNorris 
 * java中的兩種拷貝機(jī)制
 */
public class Clone {

 /**
 * @param args
 * @throws CloneNotSupportedException 
 */
 public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
 // TODO Auto-generated method stub

 ClassA valA = new ClassA(1, "old", new Date());
 // 聲明一個新的ClassA對象，我們不需要太關(guān)注ClassA的功能
 ClassA valB = valA;
 // 將valA引用的對象賦給valB
 valA.setObject("new");
 // 更改valA中的值，此時valB也被更改了，因為valA和valB指向同一個對象

 valB = valA.clone();//通過clone方法制造副本
 }
}

ClassA類中關(guān)于clone方法的重寫部分：

//需要實現(xiàn)Cloneable接口
public class ClassA implements Cloneable {

 public ClassA clone() throws CloneNotSupportedException {
 return (ClassA) super.clone();//調(diào)用父類（Object）的clone方法
 }

}

1.如何使用Object中clone方法的

有人總結(jié)使用clone方法的四條法則，我們一起分享一下：

1. 為了獲取對象的一份拷貝，我們可以利用Object類的clone()方法。
2. 在派生類中覆蓋基類的clone()方法，并聲明為public。
3. 在派生類的clone()方法中，調(diào)用super.clone() 
4. 在派生類中實現(xiàn)Cloneable接口。
   

2.protected修飾的clone方法

在java.lang.Object的中，他將clone方法設(shè)置為protected修飾，這是很特殊的一種情況。protected的作用域是：包可見+可繼承。之所以這樣設(shè)置，是因為這個方法要返回的是克隆出來的對象，即clone方法要去克隆的類型是未知的，沒有辦法確定返回值的類型，自然只能讓子孫后代來實現(xiàn)它重寫它，為了能夠讓后代繼承而又不過與張開，設(shè)置為了protected類型。

3.實現(xiàn)clone方法需要實現(xiàn)Cloneable接口

那么我們重寫clone方法的時候為什么要去實現(xiàn)Cloneable接口呢？事實上，Cloneable接口是java中的一個標(biāo)記接口，標(biāo)記接口是指那些沒有方法和屬性的接口，他們存在只是為了讓大家知道一些信息，而且在用：xxx instanceof Cloneable 的時候可以進(jìn)行判斷。Cloneable這個接口的出現(xiàn)就是為了讓設(shè)計者知道要進(jìn)行克隆處理了。如果一個對象需要克隆，但是沒有實現(xiàn)（實際上，這里的“實現(xiàn)”換成“寫上”更準(zhǔn)確）Cloneable接口，那么會產(chǎn)生一個已檢驗異常。

4.實現(xiàn)clone方法需要調(diào)用父類的clone

我們?yōu)榱诉_(dá)到復(fù)制一個和調(diào)用方法的這個對象一模一樣的對象的目的，我們需要使用父類的clone方法，父類也以此類推，知道達(dá)到了Object的clone方法，那么Object的clone方法有什么用呢？API中是這樣說的：

protected Object clone( ) throws CloneNotSupportedException

創(chuàng)建并返回此對象的一個副本。

“副本”的準(zhǔn)確含義可能依賴于對象的類。這樣做的目的是，對于任何對象 x，

表達(dá)式： x.clone() != x為 true，

表達(dá)式： x.clone().getClass() == x.getClass()也為 true，

但這些并非必須要滿足的要求。

一般情況下：

x.clone().equals(x)為 true，但這并非必須要滿足的要求。

按照慣例，返回的對象應(yīng)該通過調(diào)用 super.clone 獲得。

如果一個類及其所有的超類（Object 除外）都遵守此約定，則 x.clone().getClass() == x.getClass()

上面就是API中對clone的一部分基本講解。我們可以得出結(jié)論的是，只要合理的調(diào)用了spuer.clone( )它就會返回一個被克隆的對象。在運(yùn)行時刻，Object中的clone()識別出你要復(fù)制的是哪一個對象，然后為此對象分配空間，并進(jìn)行對象的復(fù)制，將原始對象的內(nèi)容一一復(fù)制到新對象的存儲空間中。在這個克隆對象中，所有的屬性都和被克隆的對象的屬性相同，而這些相同的屬性分為兩種：

第一種 ： 八大原始類型和不可變的對象（比如String）

第二種 ： 其他類對象

對于第一種，clone方法將他們的值設(shè)置為原對象的值，沒有任何問題。對于第二種，clone方法只是簡單的將復(fù)制的新對象的引用指向原對象指向的引用，第二種的類對象會被兩個對象修改。那么這個時候就涉及一個深淺拷貝的概念了。

（二）淺拷貝

淺拷貝：被拷貝對象的所有變量都含有與原來的對象相同的值，而所有的對其他對象的引用仍然指向原來的對象。換言之，淺復(fù)制僅僅復(fù)制所考慮的對象，而不復(fù)制它所引用的對象。

比如舉個例子，一個類A中有另外一個類B類型的變量。在A重寫clone函數(shù)調(diào)用super.clone的時候，創(chuàng)建的新對象和原來對象中的類B類型的變量是同一個，他們指向了同一個B的類型變量。如果在A中對B的變量做了修改，在新的拷貝出來的對象中B的變量也會被同樣的修改。

請記住，直接調(diào)用super.clone實現(xiàn)的clone方法全部都是淺拷貝。

（三）深拷貝

深拷貝：被拷貝對象的所有變量都含有與原來的對象相同的值，除去那些引用其他對象的變量。那些引用其他對象的變量將指向被復(fù)制過的新對象，而不再是原有的那些被引用的對象。換言之，深復(fù)制把要復(fù)制的對象所引用的對象都復(fù)制了一遍。

通俗的說，如果說淺拷貝，開始的時候是兩條線，如果在最后有一個其他類的變量，那么這兩條線最后會合二為一，共同指向這變量，都能對他進(jìn)行操作。深拷貝則是完完全全的兩條線，互不干涉，因為他已經(jīng)把所有的內(nèi)部中的變量的對象全都復(fù)制一遍了。

深拷貝在代碼中，需要在clone方法中多書寫調(diào)用這個類中其他類的變量的clone函數(shù)。

（四）串行化深拷貝

在框架中，有的時候我們發(fā)現(xiàn)其中并沒有重寫clone方法，那么我們在需要拷貝一個對象的時候是如何去操作的呢？答案是我們經(jīng)常會使用串行化方法，實現(xiàn)Serializable接口。

去尋找其他的方法來替代深拷貝也是無可奈何的事情，如果采用傳統(tǒng)的深拷貝，難道你拷貝一個對象的時候向其中追無數(shù)層來拷貝完所有的對象變量么？先不談這么做的時間消耗，僅僅是寫這樣的代碼都會讓人望而生畏。串行化深拷貝就是這樣一個相對簡單的方法。

把對象寫到流里的過程是串行化（Serilization）過程，但是在Java程序師圈子里又非常形象地稱為“冷凍”或者“腌咸菜（picking）”過程；而把對象從流中讀出來的并行化（Deserialization）過程則叫做 “解凍”或者“回鮮(depicking)”過程。應(yīng)當(dāng)指出的是，寫在流里的是對象的一個拷貝，而原對象仍然存在于JVM里面，因此“腌成咸菜”的只是對象的一個拷貝，Java咸菜還可以回鮮。

上面是網(wǎng)上的專業(yè)解釋，我也不在這里班門弄斧了。在Java語言里深復(fù)制一個對象，常常可以先使對象實現(xiàn)Serializable接口，然后把對象（實際上只是對象的一個拷貝）寫到一個流里（腌成咸菜），再從流里讀出來（把咸菜回鮮），便可以重建對象。

public Object deepClone() 
{ 
 //寫入對象 
 ByteArrayOutoutStream bo=new ByteArrayOutputStream(); 
 ObjectOutputStream oo=new ObjectOutputStream(bo); 
 oo.writeObject(this); 
 //讀取對象
 ByteArrayInputStream bi=new ByteArrayInputStream(bo.toByteArray()); 
 ObjectInputStream oi=new ObjectInputStream(bi); 
 return(oi.readObject()); 
}

雖然這種學(xué)院派的代碼看起來很復(fù)雜，其實只是把對象放到流里，再拿出來。相比較分析判斷無數(shù)的clone，這樣簡直是再簡單不過了。這樣做的前提是對象以及對象內(nèi)部所有引用到的對象都是可串行化的，否則，就需要仔細(xì)考察那些不可串行化的對象是否設(shè)成transient。

transient：一個對象只要實現(xiàn)了Serilizable接口，這個對象就可以被序列化（序列化是指將java代碼以字節(jié)序列的形式寫出，即我們上面代碼前三行寫入對象），Java的這種序列化模式為開發(fā)者提供了很多便利，可以不必關(guān)系具體序列化的過程，只要這個類實現(xiàn)了Serilizable接口，這個的所有屬性和方法都會自動序列化。但是有種情況是有些屬性是不需要序列號的，所以就用到這個關(guān)鍵字。只需要實現(xiàn)Serilizable接口，將不需要序列化的屬性前添加關(guān)鍵字transient，序列化對象的時候，這個屬性就不會序列化到指定的目的地中。

總結(jié)

在實際的應(yīng)用中，深拷貝和淺拷貝只是兩個概念，不一定誰比誰好，要按照實際的工作來確定如何去拷貝一個對象。如果在數(shù)據(jù)庫操作方面，為了取出一張表時不涉及其他的表，肯定需要使用淺拷貝，而在框架的Serializable中，雖然耗時，但是深拷貝是非常有必要的。

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作能帶來一定的幫助，如果有疑問大家可以留言交流。