深拷贝与浅拷贝的那些事儿

在Java语言里，当我们需要拷贝一个对象时，有两种类型的拷贝：浅拷贝与深拷贝。浅拷贝只是拷贝了源对象的地址，所以源对象的值发生变化时，拷贝对象的值也会发生变化。而深拷贝则是拷贝了源对象的所有值，所以即使源对象的值发生变化时，拷贝对象的值也不会改变。如下图描述：

了解了浅拷贝和深拷贝的区别之后，本篇博客将教大家几种深拷贝的方法。

拷贝对象

首先，我们定义一下需要拷贝的简单对象。

/**
 * 用户
 */
public class User {
 
    private String name;
    private Address address;
 
    // constructors, getters and setters
 
}
 
/**
 * 地址
 */
public class Address {
 
    private String city;
    private String country;
 
    // constructors, getters and setters
 
}

如上述代码，我们定义了一个User用户类，包含name姓名，和address地址，其中address并不是字符串，而是另一个Address类，包含country国家和city城市。构造方法和成员变量的get()、set()方法此处我们省略不写。接下来我们将详细描述如何深拷贝User对象。

方法一 构造函数

我们可以通过在调用构造函数进行深拷贝，形参如果是基本类型和字符串则直接赋值，如果是对象则重新new一个。
测试用例

@Test
public void constructorCopy() {
 
    Address address = new Address("杭州", "中国");
    User user = new User("大山", address);
 
    // 调用构造函数时进行深拷贝
    User copyUser = new User(user.getName(), new Address(address.getCity(), address.getCountry()));
 
    // 修改源对象的值
    user.getAddress().setCity("深圳");
 
    // 检查两个对象的值不同
    assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());
 
}

---

方法二 重载clone()方法

Object父类有个clone()的拷贝方法，不过它是protected类型的，我们需要重写它并修改为public类型。除此之外，子类还需要实现Cloneable接口来告诉JVM这个类是可以拷贝的。
重写代码
让我们修改一下User类，Address类，实现Cloneable接口，使其支持深拷贝。

/**
 * 地址
 */
public class Address implements Cloneable {
 
    private String city;
    private String country;
 
    // constructors, getters and setters
 
    @Override
    public Address clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Address) super.clone();
    }
 
}


/**
 * 用户
 */
public class User implements Cloneable {
 
    private String name;
    private Address address;
 
    // constructors, getters and setters
 
    @Override
    public User clone() throws CloneNotSupportedException {
        User user = (User) super.clone();
        user.setAddress(this.address.clone());
        return user;
    }
 
}

需要注意的是，super.clone()其实是浅拷贝，所以在重写User类的clone()方法时，address对象需要调用address.clone()重新赋值。

测试用例

@Test
public void cloneCopy() throws CloneNotSupportedException {
 
    Address address = new Address("杭州", "中国");
    User user = new User("大山", address);
 
    // 调用clone()方法进行深拷贝
    User copyUser = user.clone();
 
    // 修改源对象的值
    user.getAddress().setCity("深圳");
 
    // 检查两个对象的值不同
    assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());
 
}

---

方法三 Apache Commons Lang序列化

Java提供了序列化的能力，我们可以先将源对象进行序列化，再反序列化生成拷贝对象。但是，使用序列化的前提是拷贝的类（包括其成员变量）需要实现Serializable接口。Apache Commons Lang包对Java序列化进行了封装，我们可以直接使用它。
重写代码
让我们修改一下User类，Address类，实现Serializable接口，使其支持序列化。

/**
 * 地址
 */
public class Address implements Serializable {
 
    private String city;
    private String country;
 
    // constructors, getters and setters
 
}


/**
 * 用户
 */
public class User implements Serializable {
 
    private String name;
    private Address address;
 
    // constructors, getters and setters
 
}

测试用例

@Test
public void serializableCopy() {
 
    Address address = new Address("杭州", "中国");
    User user = new User("大山", address);
 
    // 使用Apache Commons Lang序列化进行深拷贝
    User copyUser = (User) SerializationUtils.clone(user);
 
    // 修改源对象的值
    user.getAddress().setCity("深圳");
 
    // 检查两个对象的值不同
    assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());
 
}

---

方法四 Gson序列化

Gson可以将对象序列化成JSON，也可以将JSON反序列化成对象，所以我们可以用它进行深拷贝。

测试用例

@Test
public void gsonCopy() {
 
    Address address = new Address("杭州", "中国");
    User user = new User("大山", address);
 
    // 使用Gson序列化进行深拷贝
    Gson gson = new Gson();
    User copyUser = gson.fromJson(gson.toJson(user), User.class);
 
    // 修改源对象的值
    user.getAddress().setCity("深圳");
 
    // 检查两个对象的值不同
    assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());
 
}

---

方法五 Jackson序列化

Jackson与Gson相似，可以将对象序列化成JSON，明显不同的地方是拷贝的类（包括其成员变量）需要有默认的无参构造函数。
重写代码
让我们修改一下User类，Address类，实现默认的无参构造函数，使其支持Jackson。

/**
 * 用户
 */
public class User {
 
    private String name;
    private Address address;
 
    // constructors, getters and setters
 
    public User() {
    }
 
}


/**
 * 地址
 */
public class Address {
 
    private String city;
    private String country;
 
    // constructors, getters and setters
 
    public Address() {
    }
 
}

测试用例

@Test
public void jacksonCopy() throws IOException {
 
    Address address = new Address("杭州", "中国");
    User user = new User("大山", address);
 
    // 使用Jackson序列化进行深拷贝
    ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
    User copyUser = objectMapper.readValue(objectMapper.writeValueAsString(user), User.class);
 
    // 修改源对象的值
    user.getAddress().setCity("深圳");
 
    // 检查两个对象的值不同
    assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());
 
}

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总结

说了这么多深拷贝的实现方法，哪一种方法才是最好的呢？最简单的判断就是根据拷贝的类（包括其成员变量）是否提供了深拷贝的构造函数、是否实现了Cloneable接口、是否实现了Serializable接口、是否实现了默认的无参构造函数来进行选择。如果需要详细的考虑，则可以参考下面的表格：