Java实现对象的克隆方式

Java实现对象克隆的方法

1、Java实现克隆有两种形式

• 浅拷贝
• 深拷贝

在Java中吗，我们说两个对象是否相等通常有两层含义：

• 对象的内容是否相等，通常使用到对象的 equals(Object o) 函数；
• 引用的地址是否相同，使用运算符 ＝＝ 比较即可。

当两个对象通过赋值符号 = 赋值时，表明这两个对象指向了内存中同一个地址，所以改变其中一个对象的内容，也就间接地改变了另一个对象的内容。有时候，我们需要从一个已经存在的对象重新拷贝一份出来，并且不仅这两个对象内容相等，在内存中存在两个独立的存储地址，互不影响，这时，就需要用到 Java 中的克隆机制。

2、Cloneable

通过 Cloneable 接口可以很轻松地实现 Java 对象的克隆，只需要 implements Cloneable 并实现 Object 的 clone() 方法即可。

public class User implements Cloneable{

    private String username;

    private String password;

    public User(String username, String password) {
        super();
        this.username = username;
        this.password = password;
    }

    public String getUsername() {
        return username;
    }

    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }

    public String getPassword() {
        return password;
    }

    public void setPassword(String password) {
        this.password = password;
    }

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

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        User user = (User) obj;
        if (username.equals(user.username) && password.equals(user.password)) {
            return true;
        }
        return false;
    }

}

注意这里对象实现的是 Object 类的 clone() 方法，因为 Cloneable 是一个空接口：

package java.lang;

public interface Cloneable {
}

从源码注释中可以看出，需要实现 Object 类中的 clone() 方法（注意：clone() 函数是一个 native 方法，同时抛出了一个异常）

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

从 clone() 函数的注释中能够看出对象与克隆对象之间的关系，测试代码如下（注意：我们在 User 对象中重写了 equals() 函数）

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException{
        User userOne, userTwo, userThree;
        userOne = new User("username", "password");
        userTwo = userOne;
        userThree = (User) userOne.clone();

        System.out.println(userTwo==userOne);            //true
        System.out.println(userTwo.equals(userOne));    //true

        System.out.println(userThree==userOne);            //false
        System.out.println(userThree.equals(userOne));    //true

    }

测试结果显示，通过 clone() 函数，我们成功地从 userOne 对象中克隆出了一份独立的 userThree 对象。

3、浅拷贝和深拷贝的区别

2.1 浅拷贝

1、实现Cloneable接口，重写Object中的clone()方法
谈此之前，我们先看一个例子，定义一个名为 Company 的类，并添加一个类型为 User 的成员变量：

public class Company implements Cloneable{

    private User user;

    private String address;

    public Company(User user, String address) {
        super();
        this.user = user;
        this.address = address;
    }

    public User getUser() {
        return user;
    }

    public void setUser(User user) {
        this.user = user;
    }

    public String getAddress() {
        return address;
    }

    public void setAddress(String address) {
        this.address = address;
    }

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

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        Company company = (Company) obj;
        if (user.equals(company.getUser()) && address.equals(company.address)) {
            return true;
        }
        return false;
    }

}

测试代码及测试结果如下：

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException{
        Company companyOne, companyTwo, companyThree;
        companyOne = new Company(new User("username", "password"), "上海市");
        companyTwo = companyOne;
        companyThree = (Company) companyOne.clone();

        System.out.println(companyTwo==companyOne);                //true
        System.out.println(companyTwo.equals(companyOne));        //true

        System.out.println(companyThree==companyOne);            //false
        System.out.println(companyThree.equals(companyOne));    //true

        System.out.println(companyThree.getUser()==companyOne.getUser());            //true ? 这里为什么不是false呢
        System.out.println(companyThree.getUser().equals(companyOne.getUser()));    //true

    }

问题来了，companyThree 与 companyOne 中的 User 是同一个对象！也就是说 companyThree 只是克隆了 companyOne 的基本数据类型的数据，而对于引用类型的数据没有进行深度的克隆。也就是俗称的浅克隆。

浅克隆：顾名思义，就是很表层的克隆，只克隆对象自身的引用地址；

深克隆：也称“N层克隆”，克隆对象自身以及对象所包含的引用类型对象的引用地址。

这里需要注意的是，对于基本数据类型（primitive）和使用常量池方式创建的String 类型，都会针对原值克隆，所以不存在引用地址一说。当然不包括他们对应的包装类。

2.2 深拷贝

1、递归调用clone()方法

所以使用深克隆就可以解决上述 Company 对象克隆过后两个 user 对象的引用地址相同的问题。我们修改一下 Company 类的 clone() 函数。

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Company company = (Company) super.clone();
        company.user = (User) company.getUser().clone();
        return company;
    }

再运行测试代码，就能得到 companyThree.getUser()==companyOne.getUser() 为 false 的结果了。从实现过程来说，递归克隆存在克隆过程多且复杂的缺点。

2、通过序列化方式

public class Text implements Serializable{

    private static final long serialVersionUID = 8723901148964L;

    private int age;

    private 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;
    }

    public Object myClone(){
        Text text=null;
        ByteArrayOutputStream bos=new ByteArrayOutputStream();
        try {
            ObjectOutputStream oos=new ObjectOutputStream(bos);
            oos.writeObject(this);
            ByteArrayInputStream bis=new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
            ObjectInputStream ois=new ObjectInputStream(bis);
            text=(Text)ois.readObject();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return text;
    }
}

class Name implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 872390113109L;

    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    @Override
    public String toString() {
        return name;
    }
}

结果分析：

采用深克隆能有效隔离源对象与克隆对象的联系。

从实现过程来说，递归克隆存在克隆过程多且复杂的缺点，所以建议采用序列化的方式进行深克隆。

总结

Java对象克隆共有两种形式，三种方法

• 浅拷贝

  • 调用clone方法

• 深拷贝

  • 递归调用clone方法

  • 序列化对象

三种方法之间互有优缺点，具体采用要根据实际情况。