简述Java语言的对象克隆特性

在Java中传值及引伸深度克隆的思考中，我们讲过引申到克隆技术Java中的所有对象都是Object类的子类。我们知道，Java是纯面向对象的程序设计语言。Java里，所有的类的顶级父类都是java.lang.Object类，也就是说，如果一个类没有显示 申明继承关系，它的父类默认就是java.lang.Object。

有一个很简单的方法可以证明这一点，我们写一个Test类，如下：

1. public class Test {
2. public void someMethod() {
3. super.clone();
4. }
5. }
6.

里面调用了super.clone()，编译时并不报错。其实clone()方法为java.lang.Object类提供的一个 protected型方法。
对象克隆

本文通过介绍java.lang.Object#clone()方法来说明Java语言的对象克隆特性。

java.lang.Object#clone()方法由java.lang.Object加以实现，主要对对象本身加以克隆。

首先我们看看下面的例子：

1. public class TestClone {
2. public static void main(String[] args) {
3. MyClone myClone1 = new MyClone("clone1");
4.
5. MyClone myClone2 = (MyClone)myClone1.clone();
6.
7. if (myClone2 != null) {
8. System.out.println(myClone2.getName());
9. System.out.println("myClone2 equals myClone1: " + myClone2.equals(myClone1));
10. } else {
11. System.out.println("Clone Not Supported");
12. }
13. }
14. }
15. class MyClone {
16. private String name;
17. public MyClone(String name) {
18. this.name = name;
19. }
20.
21. public String getName() {
22. return name;
23. }
24. public void setName(String name) {
25. this.name = name;
26. }
27.
28. public Object clone() {
29. try {
30. return super.clone();
31. } catch (CloneNotSupportedException e) {
32. return null;
33. }
34. }
35.

编译执行TestClone，打印出：

1. C:\clone>javac *.java
2. C:\clone>java TestClone
3. Clone Not Supported
4. C:\clone>
5.

说明MyClone#clone()方法调用super.clone()时抛出了CloneNotSupportedException异常，不支持克隆。

为什么父类java.lang.Object里提供了clone()方法，却不能调用呢？

原来，Java语言虽然提供了这个方法，但考虑到安全问题， 一方面将clone()访问级别设置为protected型，以限制外部类访问；

另一方面，强制需要提供clone功能的子类实现java.lang.Cloneable接口，在运行期，JVM会检查调用clone()方法的 类，如果该类未实现java.lang.Cloneable接口，则抛出CloneNotSupportedException异常。

java.lang.Cloneable接口是一个空的接口，没有申明任何属性与方法。该接口只是告诉JVM，该接口的实现类需要开放“克隆”功能。

我们再将MyClone类稍作改变，让其实现Cloneable接口：

1. class MyClone implements Cloneable {
2. ...//其余不做改变
3. }
4.
5. 编译执行TestClone，打印出：
6.
7. C:\clone>javac *.java
8. C:\clone>java TestClone
9. clone1
10. myClone2 equals myClone1: false
11. C:\clone>
12.

根据结果，我们可以发现：

1，myClone1.clone()克隆了跟myClone1具有相同属性值的对象

2，但克隆出的对象myClone2跟myClone1不是同一个对象（具有不同的内存空间）
小结

如果要让一个类A提供克隆功能，该类必须实现java.lang.Cloneable接口，并重载 java.lang.Object#clone()方法。

1. public class A extends Cloneable {
2. public Object clone() {
3. try {
4. return super.clone();
5. } catch (CloneNotSupportedException e) {
6. //throw (new InternalError(e.getMessage()));
7. return null;
8. }
9. }
10. }
11.

对象的深层次克隆

上例说明了怎么样克隆一个具有简单属性（String，int，boolean等）的对象。

但如果一个对象的属性类型是List，Map，或者用户自定义的其他类时，克隆行为是通过怎样的方式进行的？

很多时候，我们希望即使修改了克隆后的对象的属性值，也不会影响到原对象，这种克隆我们称之为对象的深层次克隆。怎么样实现对象的深层次克隆呢？
验证对象的克隆方式

为了验证对象的克隆方式，我们对上面的例子加以改进，如下（为了节省篇幅，我们省略了setter与getter方法）：

1. public class TestClone {
2. public static void main(String[] args) {
3. //为克隆对象设置值
4. MyClone myClone1 = new MyClone("clone1");
5. myClone1.setBoolValue(true);
6. myClone1.setIntValue(100);
7.
8. //设置List值
9. List <Element>listValue = new ArrayList<Element>();
10. listValue.add(new Element("ListElement1"));
11. listValue.add(new Element("ListElement2"));
12. listValue.add(new Element("ListElement3"));
13. myClone1.setListValue(listValue);
14.
15. //设置Element值
16. Element element1 = new Element("element1");
17. myClone1.setElement(element1);
18.
19.
20. //克隆
21. MyClone myClone2 = (MyClone)myClone1.clone();
22.
23. if (myClone2 != null) {
24.
25. //简单属性
26. System.out.println("myClone2.name=" + myClone2.getName()
27. + " myClone2.boolValue=" + myClone2.isBoolValue()
28. + " myClone2.intValue=" + myClone2.getIntValue() );
29.
30. //复合属性（List<Element>与Element）
31. List clonedList = myClone2.getListValue();
32. Element element2 = myClone2.getElement();
33.
34. System.out.println("myClone2.listValue.size():" + clonedList.size());
35. System.out.println("myClone2.element.equals(myClone1.element):" + element2.equals(element1));
36. System.out.println("myClone2.element.name:" + element2.getName());
37.
38. //下面我们测试一下myClone2.element是否等于myClone1.element
39. //以及myClone2.listValue是否等于myClone1.listValue
40. //为此，我们修改myClone2.element与myClone2.listValue，如果myClone1的相应值也跟着被修改了，则它们引用 的是同一个内存空间的变量，我们认为它们相等
41.
42. clonedList.add("ListElement4");
43.
44. System.out.println("myClone1.listValue.size():" + listValue.size());
45.
46. element2.setName("Element2");
47. System.out.println("myClone1.element.name:" + element1.getName());
48.
49. } else {
50. System.out.println("Clone Not Supported");
51. }
52.
53. }
54.
55. }
56.
57.
58. class MyClone implements Cloneable {
59. private int intValue;
60. private boolean boolValue;
61. private String name;
62. private List <Element>listValue;
63. private Element element;
64.
65. public MyClone(String name) {
66. this.name = name;
67. }
68.
69. ...//setter与getter方法（略）
70. }
71.
72. class Element implements Cloneable {
73. private String name;
74.
75. public Element (String name) {
76. this.name = name;
77. }
78.
79. ...//setter与getter方法（略）
80. }
81.

编译执行TestClone，打印出：

1. C:\clone>javac *.java
2. C:\clone>java TestClone
3. myClone2.name=clone1 myClone2.boolValue=true myClone2.intValue=100
4. myClone2.listValue.size():3
5. myClone2.element.equals(myClone1.element):true
6. myClone2.element.name:element1
7. myClone1.listValue.size():4
8. myClone1.element.name:Element2
9. myClone2 equals myClone1: false
10. C:\clone>
11.

我们发现，对于对象里的List，Element等复合属性，super.clone()只是简单地赋值，没有采取克隆手段。也就是说，修改被克 隆后的对象值，会影响到原对象。

怎么进行深层次的克隆呢？

答案是，我们只能手动在重载的clone()方法里，对属性也分别采用克隆操作。当然条件是，属性类也得支持克隆操作

1. class MyClone implements Cloneable {
2. ...
3. public Object clone() {
4. try {
5. MyClone myClone = (MyClone)super.clone();
6. //分别对属性加以克隆操作
7. myClone.element = this.element.clone();
8.
9. myClone.listValue = new ArrayList();
10. for (Element ele:this.listValue) {
11. myClone.listValue.add(ele.clone());
12. }
13.
14. return myClone;
15. } catch (CloneNotSupportedException e) {
16. return null;
17. }
18. }
19. ...
20. }
21.
22. //让Element类也支持克隆操作
23. class Element implements Cloneable {
24. ...
25. public Element clone() {
26. try {
27. return (Element)super.clone();
28. } catch (CloneNotSupportedException e) {
29. return null;
30. }
31. }
32. }
33.

深层次的克隆操作往往存在效率问题，尤其是需要让List，Map等集合类也支持深层次的克隆操作时。
总结

本文结合范例，比较深入地介绍了Java语言的克隆属性，以及克隆的实现方法等。同时分析了深层次克隆的概念，实现，以及存在的问题等。 但是有没有更好的方法呢？当然，是有的，串行化来实现。