Clone方法与浅拷贝&深拷贝

介绍

在Java中，如果需要创建一个对象的副本，特别是这个对象的创建需要很大代价时，可以使用Clone()方法快速高效创建对象副本。

如何实现

实现Cloneable接口，重写Object.clone()方法即可。

class OracleDriver implements Cloneable{

    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public OracleDriver clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (OracleDriver) super.clone();
    }
}

通常来说，clone之后的对象与原生对象应该是相互独立的，没有任何关联的，为了使原生对象与克隆对象保持独立，需要视不同情况使用浅拷贝与深拷贝。

当类中包含可变对象时，如果使用浅拷贝，就会发生以下情况：

class OtherInfo{
    private String name;

    /* getter & setter*/

    @Override
    public String toString() {
        return "hashCode= {" + hashCode() + "}OtherInfo{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

class OracleDriver implements Cloneable{

    private String name;
    private OtherInfo otherInfo;

    public OracleDriver(OtherInfo otherInfo){
        this.otherInfo = otherInfo;
    }

	/* getter & setter*/

    @Override
    public OracleDriver clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (OracleDriver) super.clone();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "hashCode= {" + hashCode() + "}OracleDriver{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", otherInfo=" + otherInfo +
                '}';
    }
}

	public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        OracleDriver origin = new OracleDriver(new OtherInfo());
        OracleDriver clone = origin.clone();

        System.out.println("origin:" + origin);
        System.out.println("clone:" + clone);
    }
    
    /*
    打印结果：
    origin:hashCode= {1175962212}OracleDriver{name='null', otherInfo=hashCode= {918221580}OtherInfo{name='null'}}
    clone:hashCode= {2055281021}OracleDriver{name='null', otherInfo=hashCode= {918221580}OtherInfo{name='null'}}
    */

结果

可以看到原生对象与克隆对象引用的OtherInfo的hashCode是一致的，也就是引用的是同一个实例对象，这种情况下，原生对象与克隆对象是存在关联的，当原生对象修改了OtherInfo对象时，克隆对象也被修改了，这样是不行的。这时候需要深拷贝。

浅拷贝 shallow copy

当一个类中的成员变量只包含8中原生数据类型或者是不可变数据类型的变量时，只需要当前类实现Cloneable接口即可。

class OracleDriver implements Cloneable{

    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public OracleDriver clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (OracleDriver) super.clone();
    }
}

深拷贝 deep copy

当一个类中的成员变量存在可变数据类型的变量时，比如引用了另一个类，为了保持原生对象与克隆对象相互独立，需要在clone()方法返回之前，修改这些可变对象，通常会clone这些可变对象，并使用克隆对象替换这些可变对象。

OracleDriver引用了OtherInfo

class OracleDriver implements Cloneable{

    private String name;
    private OtherInfo otherInfo;

    public OracleDriver(OtherInfo otherInfo){
        this.otherInfo = otherInfo;
    }

    @Override
    public OracleDriver clone() throws CloneNotSupportedException {
        OracleDriver oracleDriver = (OracleDriver) super.clone();
        OtherInfo otherInfo = oracleDriver.getOtherInfo().clone();
        oracleDriver.setOtherInfo(otherInfo);
        return oracleDriver;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "hashCode= {" + hashCode() + "}OracleDriver{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", otherInfo=" + otherInfo +
                '}';
    }

引用类也需要实现Cloneable接口

class OtherInfo implements Cloneable{
    private String name;

    @Override
    protected OtherInfo clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (OtherInfo) super.clone();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "hashCode= {" + hashCode() + "}OtherInfo{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

结果

可以看到原生对象与克隆对象应用的OtherInfo是两个实例，原生对象与克隆对象彼此不影响。

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
    OracleDriver origin = new OracleDriver(new OtherInfo());
    OracleDriver clone = origin.clone();

    System.out.println("origin:" + origin);
    System.out.println("clone:" + clone);
}
/*
打印结果：
origin:hashCode= {1175962212}OracleDriver{name='null', otherInfo=hashCode= {918221580}OtherInfo{name='null'}}
clone:hashCode= {2055281021}OracleDriver{name='null', otherInfo=hashCode= {1554547125}OtherInfo{name='null'}}
*/

数组中的clone

在Java中，数组对象已经原生实现了Cloneable接口，但实现的是浅拷贝。所以当数组中存在可变对象时，需要自行替换掉这些可变对象。