JAVA 对象的创建与克隆

时间:2022-05-23 BOKERR 人气:0

一、对象的4种创建方式

new 创建
反射
克隆
反序列化

二、通过new创建对象

一般情况下，对象通过new 关键字创建，首先会在堆上给对象分配空间，然后执行构造函数进行一系列的初始化，在分配的内存空间上为一众属性赋值；完成初始化后再将堆区对象的引用传递给栈区，最终参与程序的运行。

三、反射

调用Java.lang.Class或者java.lang.reflect.Constructor类的newInstance()实例方法。

四、克隆对象

它分为深拷贝和浅拷贝，通过调用对象的 clone方法，进行对象的克隆(拷贝)

我们可以看到 clone 方法的定义：

首先它是一个 native 方法
它被 protected 修饰，那么，它的访问权限就只有它的子类或者[同包：java.lang.*]；
虽然说类都继承自Object，当对象A引用对象B，A没法调用：B.clone() { B -> Object.clone() } 的，因为，Object上的clone()方法被protected修饰，
若A一定要访问B的clone()方法：B重写clone()为public修饰、或者通过public方法将 clone() 访问权限传递出去。
此外我们还需要实现：Cloneable接口，我们可以看它的定义，实际上空无一物，可以把Cloneable视为一个标记，若不实现它，当我们调用重写的clone方法进行克隆时会抛出异常：[java.lang.CloneNotSupportedException]

clone不会调用类的构造方法，它只是复制堆区上的对象信息。

为了测试 clone 我定义了两个类：

用户信息：UserBean

package com.bokerr.canaltask.po;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;

import java.io.Serializable;

@Data
@AllArgsConstructor
public class UserBean implements Cloneable, Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 2022010901L;

    /** 基本类型、不可变类型 */
    private int age;
    private int sex;
    private String name;
    private String home;
    /** 引用类型 */
    private SubInfo subInfo;

    public UserBean(){}

    /***
     * 重写 clone 为 public 让任意对象都有 clone的访问权限
     * */
    @Override
    public UserBean clone(){
        UserBean clone = null;
        try{
            clone = (UserBean) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return clone;
    }
}

附加信息类：SubInfo

package com.bokerr.canaltask.po;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;

import java.io.Serializable;

@Data
@AllArgsConstructor
public class SubInfo implements Cloneable, Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 2022010902L;
    /**
     * SubInfo 类的属性都是基本类型、不可变对象(String)
     * */
    private String work;
    private Integer salary;
    private int idNum;

    public SubInfo(){}
    
    /**
     * 此处通过public 方法对外提供对象clone方法访问权限
     * */
    public SubInfo selfClone(){
        try{
            return (SubInfo) clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
    /*@Override
    public SubInfo clone(){
        try{
            return (SubInfo) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }*/
}

浅拷贝

我们需要知道，单纯调用一个对象的clone方法，它进行的是："浅表复制"，当对象的属性都是基本类型或者不可变(final)类型时是没有问题的；但是存在可变对象引用时，对它的拷贝并不是一个深层的拷贝，它只拷贝该对象的引用，这样就会造成原对象和克隆对象的修改，都会反映到该引用对象上。

关于浅拷贝看如下测试代码：

package com.bokerr.canaltask.workerrun;

import com.bokerr.canaltask.po.SubInfo;
import com.bokerr.canaltask.po.UserBean;

public class ExecuteTest {

    public static void main(String[] args){
        UserBean userBean1 = new UserBean();
        userBean1.setAge(25);
        userBean1.setSex(1);
        userBean1.setName("bokerr");
        userBean1.setHome("贵州铜仁");

        SubInfo subInfo1 = new SubInfo();
        subInfo1.setIdNum(3423);
        subInfo1.setSalary(Integer.valueOf(15000));
        subInfo1.setWork("coder");
        userBean1.setSubInfo(subInfo1);

        System.out.println("userBean-orign：" + userBean1);
        UserBean userBean2 = userBean1.clone();
        userBean2.setHome("贵州贵阳");
        userBean2.setAge(26);
        SubInfo subInfo2 = userBean2.getSubInfo();
        subInfo2.setSalary(Integer.valueOf(25000));
        subInfo2.setWork("manager");
        subInfo2.setIdNum(100002);
        System.out.println("######################");
        System.out.println("userBean-orign：" + userBean1);
        System.out.println("userBean-clone：" + userBean2);
    }
}

UserBean 的 clone 方法定义如下，我们可以看见它只调用了super.clone 而对 super.clone 的返回值没做任何修改：

@Override
    public UserBean clone(){
        UserBean clone = null;
        try{
            clone = (UserBean) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return clone;
    }

输出如下，结合测试code，我们可以发现，克隆得到的对象对 SubInfo 的修改同样体现到了原对象引用的 SubInfo 对象上，因为调用 super.clone 只是一个 "浅表复制"

userBean-orign：UserBean(age=25, sex=1, name=bokerr, home=贵州铜仁, subInfo=SubInfo(work=coder, salary=15000, idNum=3423))
######################
userBean-orign：UserBean(age=25, sex=1, name=bokerr, home=贵州铜仁, subInfo=SubInfo(work=manager, salary=25000, idNum=100002))
userBean-clone：UserBean(age=26, sex=1, name=bokerr, home=贵州贵阳, subInfo=SubInfo(work=manager, salary=25000, idNum=100002))

深拷贝

深拷贝生成的对象，必须拥有完全独立的对象内存空间，拷贝对象和原对象上的修改，都不会影响对方；

前边提到通过super.clone 调用 Object上的clone方法实际上进行的只是一个浅拷贝

为了实现深拷贝我们则必须修改 UserBean 的clone 方法：

/***
     * 重写 clone 为 public 让任意对象都有 clone的访问权限
     * */
    @Override
    public UserBean clone(){
        UserBean clone = null;
        try{
            clone = (UserBean) super.clone();
            /** SubInfo.selfClone() 提供SubInfo对象clone()方法权限 */
            /** 克隆可变引用对象 SubInfo，并赋值给 super.clone() 返回的：UserBean 完成深拷贝 */
            SubInfo cloneSub = this.subInfo.selfClone();
            clone.setSubInfo(cloneSub);
        } catch (CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return clone;
    }

实际上除此之外，测试代码一成不变，然后我们来看现在的输出，可以发现对克隆对象的引用对象：SubInfo 的修改，并未使原对象的SubInfo变化

userBean-orign：UserBean(age=25, sex=1, name=bokerr, home=贵州铜仁, subInfo=SubInfo(work=coder, salary=15000, idNum=3423))
######################
userBean-orign：UserBean(age=25, sex=1, name=bokerr, home=贵州铜仁, subInfo=SubInfo(work=coder, salary=15000, idNum=3423))
userBean-clone：UserBean(age=26, sex=1, name=bokerr, home=贵州贵阳, subInfo=SubInfo(work=manager, salary=25000, idNum=100002))

此时问题来了：你可能会说假如我的对象进行了多层引用呢，且引用了多个对象该怎么办呢？那我只能一个一个去重写 clone 方法么？

是的你如果使用 clone 方法可能，你确实需要那样去处理。

假如，存在如下以对象A为根节点的引用关系：

A  ->  B
       C -> E -> F
            G -> G
       D -> H 
            I -> J -> K

我相信处理深拷贝的人会疯掉的。。。。

那么有更省事的方法么？当然有，那就是下一节提到的反序列化。

五、反序列化

java中的序列化是将对象转化成一个二进制字节序列，它可以持久化到磁盘文件，也可通过网络进行传输；
而反序列化是指将该二进制字节序列，重新还原成一个对象并加载到内存中的过程。
对象的反序列化过程中，没有调用任何构造函数，整个对象都是通过将，文件流中取得的数据恢复，从而得来。
序列化只保存对象的属性状态，而不会保存对象的方法。
只有实现了Serializable接口的类才能被序列化，官方建议自定义一个SerialversionUID，若用户没有自定义SerialversionUID那么会生成默认值；序列化和反序列化就是通过对比其SerialversionUID来进行的，一旦SerialversionUID不匹配，反序列化就无法成功
如果一个类的属性包含对象引用，那么被引用的对象也将被序列化，[被引用的对象也必须实现Serializable接口，否则会抛出异常：java.io.NotSerializableException]
被 static和transient修饰的变量不会被序列化，可以理解为：static是类属性存在于方法区而不在堆区；transient常用于修饰涉及安全的信息，它只能和Serializable接口一起使用，比如：用户密码，不应该让它序列化之后在网络上传输。

参考代码：

package com.bokerr.canaltask.workerrun;

import com.bokerr.canaltask.po.NoCloneInfo;
import com.bokerr.canaltask.po.SubInfo;
import com.bokerr.canaltask.po.UserBean;
import org.apache.commons.lang3.SerializationUtils;

import java.util.Arrays;

public class ExecuteTest {

    public static void main(String[] args){
        UserBean userBean1 = new UserBean();
        userBean1.setAge(25);
        userBean1.setSex(1);
        userBean1.setName("bokerr");
        userBean1.setHome("贵州铜仁");
        SubInfo subInfo1 = new SubInfo();
        subInfo1.setIdNum(3423);
        subInfo1.setSalary(Integer.valueOf(15000));
        subInfo1.setWork("coder");
        userBean1.setSubInfo(subInfo1);

        System.out.println("序列化前" + userBean1);
        /** 对象序列化为二进制字节序列 */
        byte[] serializeBytes = SerializationUtils.serialize(userBean1);
        /** 反序列化还原为Java对象 */
        UserBean userBeanSer = SerializationUtils.deserialize(serializeBytes);
        userBeanSer.getSubInfo().setSalary(800000);
        userBeanSer.getSubInfo().setWork("CTO");
        System.out.println("反序列化" + userBeanSer);
        System.out.println(userBean1 == userBeanSer);
    }
}

输出：

序列化前UserBean(age=25, sex=1, name=bokerr, home=贵州铜仁, subInfo=SubInfo(work=coder, salary=15000, idNum=3423))
反序列化UserBean(age=25, sex=1, name=bokerr, home=贵州铜仁, subInfo=SubInfo(work=CTO, salary=800000, idNum=3423))
false

我们可以发现最终输出了：subInfo.work=CTO subInfo.salary=800000，对反序列化得到的对象引用的SubInfo对象的修改，并未影响到原对象，所以可以通过反序列化进行对象的深拷贝。

六、补充

PS*有一说一：lombok 是真的好用，虽然 set、get 方法可以自动生成，但是用 lombok后明显代码更简洁了；

commons-lang3 它是apache的一个工具包，我用的序列化工具来自它。

可能有小伙伴不了解，我还是贴一下Maven依赖吧，虽然我知道大家都人均大佬了。

<dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <optional>true</optional>
            <scope>compile</scope>
        </dependency>


        <dependency>
            <groupId>org.apache.commons</groupId>
            <artifactId>commons-lang3</artifactId>
            <version>3.12.0</version>
        </dependency>

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