JAVA深复制与浅复制

于 2014-01-20 23:46:02 发布
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分类专栏： 梁勇《java语言程序设计》学习笔记 文章标签： java 深复制 浅复制
1．浅复制与深复制概念
⑴浅复制（浅克隆）
被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，而所有的对其他对象的引用仍然指向原来的对象。换言之，浅复制仅仅复制所考虑的对象，而不 复制它所引用的对象。

⑵深复制（深克隆）
被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，除去那些引用其他对象的变量。那些引用其他对象的变量将指向被复制过的新对象，而不再是原 有的那些被引用的对象。换言之，深复制把要复制的对象所引用的对象都复制了一遍。

2．Java的clone()方法
⑴clone方法将对象复制了一份并返回给调用者。一般而言，clone（）方法满足：
①对任何的对象x，都有x.clone() !=x//克隆对象与原对象不是同一个对象
②对任何的对象x，都有x.clone().getClass()= =x.getClass()//克隆对象与原对象的类型一样
③如果对象x的equals()方法定义恰当，那么x.clone().equals(x)应该成立。

⑵Java中对象的克隆
①为了获取对象的一份拷贝，我们可以利用Object类的clone()方法。
②在派生类中覆盖基类的clone()方法，并声明为public。
③在派生类的clone()方法中，调用super.clone()。
④在派生类中实现Cloneable接口。

请看如下代码： 
class Student implements Cloneable   
{   
     String name;   
    int age;   
     Student(String name,int age)   
     {   
        this.name=name;   
        this.age=age;   
     }   
    public Object clone()   
     {   
         Object o=null;   
        try   
         {   
         o=(Student)super.clone();//Object 中的clone()识别出你要复制的是哪一个对象。   
         }   
        catch(CloneNotSupportedException e)   
         {   
             System.out.println(e.toString());   
         }   
        return o;   
     }   
}   
  
public static void main(String[] args)   
     {   
       Student s1=new Student("zhangsan",18);   
       Student s2=(Student)s1.clone();   
       s2.name="lisi";   
       s2.age=20;   
       System.out.println("name="+s1.name+","+"age="+s1.age);//修改学生2后，不影响学生1的值。   
    }

说明：
①为什么我们在派生类中覆盖Object的clone()方法时，一定要调用super.clone()呢？在运行时刻，Object中的clone()识别出你要复制的是哪一个对象，然后为此对象分配空间，并进行对象的复制，将原始对象的内容一一复制到新对象的存储空间中。
②继承自java.lang.Object类的clone()方法是浅复制。以下代码可以证明之。 
class Professor   
{   
     String name;   
     int age;   
     Professor(String name,int age)   
     {   
        this.name=name;   
        this.age=age;   
     }   
}   
class Student implements Cloneable   
{   
     String name;// 常量对象。   
     int age;   
     Professor p;// 学生1和学生2的引用值都是一样的。   
     Student(String name,int age,Professor p)   
     {   
        this.name=name;   
        this.age=age;   
        this.p=p;   
     }   
    public Object clone()   
     {   
         Student o=null;   
        try   
         {   
             o=(Student)super.clone();   
         }   
        catch(CloneNotSupportedException e)   
         {   
             System.out.println(e.toString());   
         }   
         
        return o;   
     }   
}   
public static void main(String[] args)   
     {   
       Professor p=new Professor("wangwu",50);   
       Student s1=new Student("zhangsan",18,p);   
       Student s2=(Student)s1.clone();   
       s2.p.name="lisi";   
       s2.p.age=30;   
       System.out.println("name="+s1.p.name+","+"age="+s1.p.age);//学生1的教授成为lisi,age为30。   
}


那应该如何实现深层次的克隆，即修改s2的教授不会影响s1的教授？代码改进如下。

改进使学生1的Professor不改变（深层次的克隆） 
class Professor implements Cloneable   
{   
     String name;   
     int age;   
     Professor(String name,int age)   
     {   
        this.name=name;   
        this.age=age;   
     }   
    public Object clone()   
     {   
         Object o=null;   
        try   
         {   
             o=super.clone();   
         }   
        catch(CloneNotSupportedException e)   
         {   
             System.out.println(e.toString());   
         }   
        return o;   
     }   
}   
class Student implements Cloneable   
{   
     String name;   
     int age;   
     Professor p;   
     Student(String name,int age,Professor p)   
     {   
        this.name=name;   
        this.age=age;   
        this.p=p;   
     }   
    public Object clone()   
     {   
         Student o=null;   
        try   
         {   
             o=(Student)super.clone();   
         }   
        catch(CloneNotSupportedException e)   
         {   
             System.out.println(e.toString());   
         }   
         o.p=(Professor)p.clone();   
        return o;   
     }   
}   
public static void main(String[] args)   
     {   
       Professor p=new Professor("wangwu",50);   
       Student s1=new Student("zhangsan",18,p);   
       Student s2=(Student)s1.clone();   
       s2.p.name="lisi";   
       s2.p.age=30;   
System.out.println("name="+s1.p.name+","+"age="+s1.p.age);//学生1的教授不 改变。   
}


3．利用串行化来做深复制
把对象写到流里的过程是串行化（Serilization）过程，但是在Java程序师圈子里又非常形象地称为“冷冻”或者“腌咸菜（picking）”过程；而把对象从流中读出来的并行化（Deserialization）过程则叫做 “解冻”或者“回鲜(depicking)”过程。

应当指出的是，写在流里的是对象的一个拷贝，而原对象仍然存在于JVM里面，因此“腌成咸菜”的只是对象的一个拷贝，Java咸菜还可以回鲜。
在Java语言里深复制一个对象，常常可以先使对象实现Serializable接口，然后把对象（实际上只是对象的一个拷贝）写到一个流里（腌成咸菜），再从流里读出来（把咸菜回鲜），便可以重建对象。
如下为深复制源代码。 
public Object deepClone()   
{   
//将对象写到流里   
ByteArrayOutoutStream bo=new ByteArrayOutputStream();   
ObjectOutputStream oo=new ObjectOutputStream(bo);   
oo.writeObject(this);   
//从流里读出来   
ByteArrayInputStream bi=new ByteArrayInputStream(bo.toByteArray());   
ObjectInputStream oi=new ObjectInputStream(bi);   
return(oi.readObject());   
}

这样做的前提是对象以及对象内部所有引用到的对象都是可串行化的，否则，就需要仔细考察那些不可串行化的对象可否设成transient，从而将之排除在复制过程之外。上例代码改进如下。 
class Teacher implements Serializable{
String name;
int age;
Teacher(String name,int age){
this.name=name;
this.age=age;
}
}
class Student implements Serializable{
String name;//常量对象
int age;
Teacher t;//学生1和学生2的引用值都是一样的。
Student(String name,int age,Teacher t){
this.name=name;
this.age=age;
this.t=t;
}
public Object deepClone() throws IOException,
OptionalDataException,ClassNotFoundException{//将对象写到流里
ByteArrayOutoutStream bo=new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oo=new ObjectOutputStream(bo);
oo.writeObject(this);//从流里读出来
ByteArrayInputStream bi=new ByteArrayInputStream(bo.toByteArray());
ObjectInputStream oi=new ObjectInputStream(bi);
return(oi.readObject());
}

}
public static void main(String[] args){
Teacher t=new Teacher("tangliang",30);
Student s1=new Student("zhangsan",18,t);
Student s2=(Student)s1.deepClone();
s2.t.name="tony";
s2.t.age=40;
System.out.println("name="+s1.t.name+","+"age="+s1.t.age);//学生1的老师不改变
}

深拷贝(深复制)和浅拷贝(浅复制)是两个比较通用的概念，尤其在C++语言中，若不弄懂，则会在delete的时候出问题，但是我们在这幸好用的是Java。虽然java自动管理对象的回收，但对于深拷贝(深复制)和浅拷贝(浅复制)，我们还是要给予足够的重视，因为有时这两个概念往往会给我们带来不小的困惑。

浅拷贝是指拷贝对象时仅仅拷贝对象本身（包括对象中的基本变量），而不拷贝对象包含的引用指向的对象。深拷贝不仅拷贝对象本身，而且拷贝对象包含的引用指向的所有对象。举例来说更加清楚：对象A1中包含对B1的引用，B1中包含对C1的引用。浅拷贝A1得到A2，A2 中依然包含对B1的引用，B1中依然包含对C1的引用。深拷贝则是对浅拷贝的递归，深拷贝A1得到A2，A2中包含对B2（B1的copy）的引用，B2 中包含对C2（C1的copy）的引用。

若不对clone()方法进行改写，则调用此方法得到的对象即为浅拷贝，下面我们着重谈一下深拷贝。

运行下面的程序，看一看浅拷贝： 
class Professor0 implements Cloneable {
    String name;
    int age;

    Professor0(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

class Student0 implements Cloneable {
    String name;// 常量对象。
    int age;
    Professor0 p;// 学生1和学生2的引用值都是一样的。

    Student0(String name, int age, Professor0 p) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.p = p;
    }

    public Object clone() {
        Student0 o = null;
        try {
            o = (Student0) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            System.out.println(e.toString());
        }

        return o;
    }
}

public class ShallowCopy {
    public static void main(String[] args) {
        Professor0 p = new Professor0("wangwu", 50);
        Student0 s1 = new Student0("zhangsan", 18, p);
        Student0 s2 = (Student0) s1.clone();
        s2.p.name = "lisi";
        s2.p.age = 30;
        s2.name = "z";
        s2.age = 45;
        System.out.println("学生s1的姓名：" + s1.name + "\n学生s1教授的姓名：" + s1.p.name + "," + "\n学生s1教授的年纪" + s1.p.age);// 学生1的教授
    }
}


s2变了，但s1也变了，证明s1的p和s2的p指向的是同一个对象。这在我们有的实际需求中，却不是这样，因而我们需要深拷贝： 
class Professor implements Cloneable {
    String name;
    int age;

    Professor(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public Object clone() {
        Object o = null;
        try {
            o = super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            System.out.println(e.toString());
        }
        return o;
    }
}

class Student implements Cloneable {
    String name;
    int age;
    Professor p;

    Student(String name, int age, Professor p) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.p = p;
    }

    public Object clone() {
        Student o = null;
        try {
            o = (Student) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            System.out.println(e.toString());
        }
        o.p = (Professor) p.clone();
        return o;
    }
}

public class DeepCopy {
    public static void main(String args[]) {
        long t1 = System.currentTimeMillis();
        Professor p = new Professor("wangwu", 50);
        Student s1 = new Student("zhangsan", 18, p);
        Student s2 = (Student) s1.clone();
        s2.p.name = "lisi";
        s2.p.age = 30;
        System.out.println("name=" + s1.p.name + "," + "age=" + s1.p.age);// 学生1的教授不改变。
        long t2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(t2-t1);
    }
}


当然我们还有一种深拷贝方法，就是将对象串行化： 

import java.io.*;
//Serialization is time-consuming
class Professor2 implements Serializable {
    /**
     *
     */
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    String name;
    int age;

    Professor2(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

class Student2 implements Serializable {
    /**
     *
     */
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    String name;// 常量对象。
    int age;
    Professor2 p;// 学生1和学生2的引用值都是一样的。

    Student2(String name, int age, Professor2 p) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.p = p;
    }

    public Object deepClone() throws IOException, OptionalDataException,
            ClassNotFoundException {
        // 将对象写到流里
        ByteArrayOutputStream bo = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oo = new ObjectOutputStream(bo);
        oo.writeObject(this);
        // 从流里读出来
        ByteArrayInputStream bi = new ByteArrayInputStream(bo.toByteArray());
        ObjectInputStream oi = new ObjectInputStream(bi);
        return (oi.readObject());
    }

}

public class DeepCopy2 {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) throws OptionalDataException,
            IOException, ClassNotFoundException {
        long t1 = System.currentTimeMillis();
        Professor2 p = new Professor2("wangwu", 50);
        Student2 s1 = new Student2("zhangsan", 18, p);
        Student2 s2 = (Student2) s1.deepClone();
        s2.p.name = "lisi";
        s2.p.age = 30;
        System.out.println("name=" + s1.p.name + "," + "age=" + s1.p.age); // 学生1的教授不改变。
        long t2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(t2-t1);
    }

}

但是串行化却很耗时，在一些框架中，我们便可以感受到，它们往往将对象进行串行化后进行传递，耗时较多
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