Java中的克隆 深入理解Java中的克隆
人气:0前言
Java克隆(Clone)是Java语言的特性之一，但在实际中应用比较少见。但有时候用克隆会更方便更有效率。
对于克隆(Clone)，Java有一些限制：
1、被克隆的类必须自己实现Cloneable 接口，以指示 Object.clone() 方法可以合法地对该类实例进行按字段复制。Cloneable 接口实际上是个标识接口，没有任何接口方法。
2、实现Cloneable接口的类应该使用公共方法重写 Object.clone（它是受保护的）。某个对象实现了此接口就克隆它是不可能的。即使 clone 方法是反射性调用的，也无法保证它将获得成功。
3、在Java.lang.Object类中克隆方法是这么定义的：
protected Object clone()
throws CloneNotSupportedException
创建并返回此对象的一个副本。表明是一个受保护的方法，同一个包中可见。
按照惯例，返回的对象应该通过调用 super.clone 获得。
Java中的赋值
在Java中，赋值是很常用的，一个简单的赋值如下
//原始类型 int a = 1; int b = a; //引用类型 String[] weekdays = new String[5]; String[] gongzuori = weekdays;//仅拷贝引用
在上述代码中。
1、如果是原始数据类型，赋值传递的为真实的值
2、如果是引用数据类型，赋值传递的为对象的引用，而不是对象。
了解了数据类型和引用类型的这个区别，便于我们了解clone。
Clone
在Java中，clone是将已有对象在内存中复制出另一个与之相同的对象的过程。java中的克隆为逐域复制。
在Java中想要支持clone方法，需要首先实现Cloneable接口
Cloneable其实是有点奇怪的，它不同与我们常用到的接口，它内部不包含任何方法，它仅仅是一个标记接口。
其源码如下
public interface Cloneable {
}
关于cloneable，需要注意的
1、如果想要支持clone，就需要实现Cloneable 接口
2、如果没有实现Cloneable接口的调用clone方法，会抛出CloneNotSupportedException异常。
然后是重写clone方法，并修改成public访问级别
static class CloneableImp implements Cloneable {
public int count;
public Child child;
@Override
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
调用clone方法复制对象
CloneableImp imp1 = new CloneableImp();
imp1.child = new Child("Andy");
try {
Object obj = imp1.clone();
CloneableImp imp2 = (CloneableImp)obj;
System.out.println("main imp2.child.name=" + imp2.child.name);
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
浅拷贝
上面的代码实现的clone实际上是属于浅拷贝（Shallow Copy）。
关于浅拷贝，你该了解的
1、使用默认的clone方法
2、对于原始数据域进行值拷贝
3、对于引用类型仅拷贝引用
4、执行快，效率高
5、不能做到数据的100%分离。
6、如果一个对象只包含原始数据域或者不可变对象域，推荐使用浅拷贝。
关于无法做到数据分离，我们可以使用这段代码验证
CloneableImp imp1 = new CloneableImp();
imp1.child = new Child("Andy");
try {
Object obj = imp1.clone();
CloneableImp imp2 = (CloneableImp)obj;
imp2.child.name = "Bob";
System.out.println("main imp1.child.name=" + imp1.child.name);
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
上述代码我们使用了imp1的clone方法克隆出imp2,然后修改 imp2.child.name 为 Bob,然后打印imp1.child.name 得到的结果是
main imp1.child.name=Bob
原因是浅拷贝并没有做到数据的100%分离，imp1和imp2共享同一个Child对象，所以一个修改会影响到另一个。
深拷贝
深拷贝可以解决数据100%分离的问题。只需要对上面代码进行一些修改即可。
1、Child实现Cloneable接口。
public class Child implements Cloneable{
public String name;
public Child(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Child [name=" + name + "]";
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
2.重写clone方法，调用数据域的clone方法。
static class CloneableImp implements Cloneable {
public int count;
public Child child;
@Override
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
CloneableImp obj = (CloneableImp)super.clone();
obj.child = (Child) child.clone();
return obj;
}
}
当我们再次修改imp2.child.name就不会影响到imp1.child.name的值了，因为imp1和imp2各自拥有自己的child对象，因为做到了数据的100%隔离。
关于深拷贝的一些特点
1、需要重写clone方法，不仅仅只调用父类的方法，还需调用属性的clone方法
2、做到了原对象与克隆对象之间100%数据分离
3、如果是对象存在引用类型的属性，建议使用深拷贝
4、深拷贝比浅拷贝要更加耗时，效率更低
为什么使用克隆
很重要并且常见的常见就是：某个API需要提供一个List集合，但是又不希望调用者的修改影响到自身的变化，因此需要克隆一份对象，以此达到数据隔离的目的。
应尽量避免clone
1.通常情况下，实现接口是为了表明类可以为它的客户做些什么，而Cloneable仅仅是一个标记接口，而且还改变了超类中的手保护的方法的行为，是接口的一种极端非典型的用法，不值得效仿。
2.Clone方法约定及其脆弱 clone方法的Javadoc描述有点暧昧模糊，如下为 Java SE8的约定
clone方法创建并返回该对象的一个拷贝。而拷贝的精确含义取决于该对象的类。一般的含义是，对于任何对象x，表达式
x.clone() != x 为 true x.clone().getClass() == x.getClass() 也返回true，但非必须 x.clone().equals(x) 也返回true，但也不是必须的
上面的第二个和第三个表达式很容易就返回false。因而唯一能保证永久为true的就是表达式一，即两个对象为独立的对象。
3.可变对象final域 在克隆方法中，如果我们需要对可变对象的final域也进行拷贝，由于final的限制，所以实际上是无法编译通过的。因此为了实现克隆，我们需要考虑舍去该可变对象域的final关键字。
4.线程安全 如果你决定用线程安全的类实现Cloneable接口，需要保证它的clone方法做好同步工作。默认的Object.clone方法是没有做同步的。
总的来说，java中的clone方法实际上并不是完善的，建议尽量避免使用。如下是一些替代方案。
Copy constructors
使用复制构造器也可以实现对象的拷贝。
1、复制构造器也是构造器的一种
2、只接受一个参数，参数类型为当前的类
3、目的是生成一个与参数相同的新对象
4、复制构造器相比clone方法的优势是简单，易于实现。
一段使用了复制构造器的代码示例
public class Car {
Wheel wheel;
String manufacturer;
public Car(Wheel wheel, String manufacturer) {
this.wheel = wheel;
this.manufacturer = manufacturer;
}
//copy constructor
public Car(Car car) {
this(car.wheel, car.manufacturer);
}
public static class Wheel {
String brand;
}
}
注意，上面的代码实现为浅拷贝，如果想要实现深拷贝，参考如下代码
//copy constructor
public Car(Car car) {
Wheel wheel = new Wheel();
wheel.brand = car.wheel.brand;
this.wheel = wheel;
this.manufacturer = car.manufacturer;
}
为了更加便捷，我们还可以为上述类增加一个静态的方法
public static Car newInstance(Car car) {
return new Car(car);
}
使用Serializable实现深拷贝
其实，使用序列化也可以实现对象的深拷贝。简略代码如下
public class DeepCopyExample implements Serializable{
private static final long serialVersionUID = 6098694917984051357L;
public Child child;
public DeepCopyExample copy() {
DeepCopyExample copy = null;
try {
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baos);
oos.writeObject(this);
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais);
copy = (DeepCopyExample) ois.readObject();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
return copy;
}
}
其中，Child必须实现Serializable接口
public class Child implements Serializable{
private static final long serialVersionUID = 6832122780722711261L;
public String name = "";
public Child(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Child [name=" + name + "]";
}
}
使用示例兼测试代码
DeepCopyExample example = new DeepCopyExample();
example.child = new Child("Example");
DeepCopyExample copy = example.copy();
if (copy != null) {
copy.child.name = "Copied";
System.out.println("example.child=" + example.child + ";copy.child=" + copy.child);
}
//输出结果：example.child=Child [name=Example];copy.child=Child [name=Copied]
由输出结果来看，copy对象的child值修改不影响example对象的child值，即使用序列化可以实现对象的深拷贝。
总结
以上就是Java中克隆的全部内容，希望本文对大家学习Java能有所帮助。
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