深拷贝的实现方式

叁歲伎倆 2024-04-08 10:13 12阅读 0赞

## 现象 ##

复制对象后，如果修改了原对象或新对象的数据，造成了对其他对象的数据也同时发生了变化的现象，就是**浅拷贝**；对象之间仍然存在关联。

如果复制后的对象与原对象，无论数据如何变化，都不会对其它对象带来变化，就是**深拷贝**；对象之间已经毫无关系。

## 1、创建用于实验的类 ##

class User{
        int age;
        Name name;
    
        public int getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    
        public Name getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(Name name) {
            this.name = name;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "User{" +
                    "age=" + age +
                    ", name=" + name +
                    '}';
        }
    }
    
    class Name{
        String first;
        String second;
    
        public String getFirst() {
            return first;
        }
    
        public void setFirst(String first) {
            this.first = first;
        }
    
        public String getSecond() {
            return second;
        }
    
        public void setSecond(String second) {
            this.second = second;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Name{" +
                    "first='" + first + '\'' +
                    ", second='" + second + '\'' +
                    '}';
        }
    }

## 2、赋初值 ##

public class TestDeepClone {
        public static void main(String[] args) {
            //初始化对象
            User user = new User();
            user.setAge(25);
            Name name = new Name();
            name.setFirst("li");
            name.setSecond("si");
            user.setName(name);
    
            System.out.println("======原始对象=============");
            System.out.println(user);
        }
    }

## 3、对象赋值 ##

代码片段如下：

System.out.println("======简单赋值=============");
    User user2 = user;
    //修改原始对象属性值
    user.setAge(27);
    user.getName().setFirst("zhang");
    System.out.println("源对象：" + user);
    System.out.println("新对象：" + user2);

这种方式，会将原对象的内存地址赋值给新对象，因此，新对象和原对象指向的是同一块内存，如果使用 user == user2， 将会得到 true；

此时如果修改任意一个对象，都将发生变化。

## 4、浅克隆 ##

如果实现对象克隆，要克隆的类需要实现 Cloneable 接口并重写Object类的 clone()方法，在这里，我们需要对User类进行修改

class User implements Cloneable{
        int age;
        Name name;
    
        public int getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    
        public Name getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(Name name) {
            this.name = name;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "User{" +
                    "age=" + age +
                    ", name=" + name +
                    '}';
        }
    
        @Override
        public Object clone() {
            try {
                return super.clone();
            } catch (CloneNotSupportedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return null;
        }
    }

在clone()方法中，我们仅对User对象实现了克隆，但是没有对User类下的属性类Name进行克隆；

执行克隆后，新User对象下的Name属性与原对象下的Name属性，仍然指向同一块内存，如果Name属性发生变更，所有克隆对象的Name属性都会变化。

此即为浅克隆。

代码片段如下：

System.out.println("======浅拷贝=============");
    //恢复对象原始值
    user.setAge(25);
    user.getName().setFirst("li");
    //实现对象克隆
    User user3 = (User) user.clone();
    //修改原始对象属性值
    user.setAge(27);
    user.getName().setFirst("wang");
    System.out.println("源对象：" + user);
    System.out.println("新对象：" + user3);

## 5、深克隆 ##

### 5.1 所有对象都实现 Cloneable 接口并重写Object类的 clone()方法 ###

第一步：之前已对User类实现的该接口，这里我们再对User下的对象属性 Name 实现该接口，并重写clone()方法。

class Name implements Cloneable{
        String first;
        String second;
    
        public String getFirst() {
            return first;
        }
    
        public void setFirst(String first) {
            this.first = first;
        }
    
        public String getSecond() {
            return second;
        }
    
        public void setSecond(String second) {
            this.second = second;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Name{" +
                    "first='" + first + '\'' +
                    ", second='" + second + '\'' +
                    '}';
        }
    
        @Override
        public Object clone() {
            try {
                return super.clone();
            } catch (CloneNotSupportedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return null;
        }
    }

第二步：修改User类下的clone()方法

class User implements Cloneable{
        int age;
        Name name;
    
        public int getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    
        public Name getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(Name name) {
            this.name = name;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "User{" +
                    "age=" + age +
                    ", name=" + name +
                    '}';
        }
    
        @Override
        public Object clone() {
            try {
                User u = (User) super.clone();
                //调用属性的克隆方法
                u.setName((Name) this.name.clone());
    
                return u;
            } catch (CloneNotSupportedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return null;
        }
    }

注意：这种方法实现的深克隆比较笨重，如果User类下有多个属性类时，要实现深克隆就需要对所有类重写clone()方法。

测试类的代码片段

System.out.println("======所有类实现克隆方法的深拷贝=============");
    user.setAge(25);
    user.getName().setFirst("li");
    User user3 = (User) user.clone();
    user.setAge(27);
    user.getName().setFirst("wang");
    System.out.println("源对象：" + user);
    System.out.println("新对象：" + user3);

### 5.2 使用IO流 ###

要使用IO流，则必须要对拷贝的类及其属性类，实现 Serializable 接口

class User implements Serializable{
        int age;
        Name name;
    
        public int getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    
        public Name getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(Name name) {
            this.name = name;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "User{" +
                    "age=" + age +
                    ", name=" + name +
                    '}';
        }
    }
    
    class Name implements Serializable{
        String first;
        String second;
    
        public String getFirst() {
            return first;
        }
    
        public void setFirst(String first) {
            this.first = first;
        }
    
        public String getSecond() {
            return second;
        }
    
        public void setSecond(String second) {
            this.second = second;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Name{" +
                    "first='" + first + '\'' +
                    ", second='" + second + '\'' +
                    '}';
        }
    }

#### 5.2.1 文件IO ####

通过将对象序列化为字节流，将其写入到文件中，再由文件读取到内存并反序列化为对象，实现对象复制。从而为新对象在内存中开辟出了一份新的区域。

System.out.println("======IO流实现深拷贝=============");
    //恢复原对象属性值
    user.setAge(25);
    user.getName().setFirst("li");
    
    try {
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("d:/cc.txt");
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
        oos.writeObject(user);
    
        user.getName().setSecond("二");
        FileInputStream fis = new FileInputStream("d:/cc.txt");
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
        User ou = (User) ois.readObject();
    
        System.out.println("源对象：" + user);
        System.out.println("新对象：" + ou);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }

#### 5.2.2 字节数组IO ####

这种方法是将对象转换为字节输出流后，再将其通过字节输入流写回到内存中，从而达到为新对象在内存中开辟出了一份新区域的目的。

System.out.println("======字节数组的IO流实现深拷贝=============");
    //恢复原对象属性值
    user.setAge(25);
    user.getName().setFirst("li");
    try {
        user.getName().setSecond("si");
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
        oos.writeObject(user);
        user.getName().setSecond("三");
        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
        User o = (User) ois.readObject();
    
        System.out.println("源对象：" + user);
        System.out.println("新对象：" + o);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }

### 5.3 借助第三方工具类，通过对象到字节码的转换 ###

此处使用的是阿里开源的 fastjson，将对象转换为字节数组后，再通过json转回对象，达到为新对象在内存中开辟出了一份新区域的目的。

使用该工具类，对要拷贝的类没有侵入性，不需要实现任何接口，一行代码就能搞定。

System.out.println("======使用第三方工具类实现深拷贝=============");
    //恢复原对象属性值
    user.setAge(25);
    user.getName().setFirst("li");
    user.getName().setSecond("si");
    User parse = JSON.parseObject(JSON.toJSONBytes(user),User.class);
    user.getName().setSecond("四");
    System.out.println("源对象：" + user);
    System.out.println("新对象：" + parse);

## 6、总结： ##

综上所述，其实要实现深拷贝就两种途径：

A 实现该类及其子类下所有属性类的clone()方法；

B 通过把类转换为底层的字节码，直接从内存层面实现。