Java 对象拷贝

为什么要使用克隆?

想对一个对象进行处理,又想保留原有的数据进行接下来的操作,就需要克隆了,Java语言中克隆针对的是类的实例。


如何实现对象克隆?

有两种方式:

  • 实现 Cloneable 接口并重写 Object 类中的 clone() 方法;
  • 实现 Serializable 接口,通过对象的序列化和反序列化实现克隆,可以实现真正的深度克隆,代码如下:
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;

public class MyUtil {

    private MyUtil() {
        throw new AssertionError();
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <T extends Serializable> T clone(T obj) throws Exception {
        ByteArrayOutputStream bout = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bout);
        oos.writeObject(obj);

        ByteArrayInputStream bin = new ByteArrayInputStream(bout.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bin);
        return (T) ois.readObject();

        // 说明:调用ByteArrayInputStream
        // 或ByteArrayOutputStream对象的close方法没有任何意义
        // 这两个基于内存的流只要垃圾回收器清理对象就能够释放资源,
        // 这一点不同于对外部资源(如文件流)的释放
    }
}

下面是测试代码:

import java.io.Serializable;

class Person implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -9102017020286042305L;

    private String name;    // 姓名
    private int age;        // 年龄
    private Car car;        // 座驾

    public Person(String name, int age, Car car) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.car = car;
    }
	// 省略 get、set方法
    @Override
    public String toString() {
        return "Person [name=" + name + ",age=" + age + ", car=" + car + "]";
    }
}
class Car implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -5713945027627603702L;

    private String brand;       // 品牌
    private int maxSpeed;       // 最高时速

    public Car(String brand, int maxSpeed) {
        this.brand = brand;
        this.maxSpeed = maxSpeed;
    }
	// 省略 get、set方法
    @Override
    public String toString() {
        return "Car [brand=" + brand + ", maxSpeed=" + maxSpeed + "]";
    }
}
class CloneTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Person p1 = new Person("郭靖", 33, new Car("Benz", 300));
            Person p2 = MyUtil.clone(p1);   // 深度克隆
            p2.getCar().setBrand("BYD");
            // 修改克隆的Person对象p2关联的汽车对象的品牌属性
            // 原来的Person对象p1关联的汽车不会受到任何影响
            // 因为在克隆Person对象时其关联的汽车对象也被克隆了
            System.out.println(p1);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

注意:基于序列化和反序列化实现的克隆不仅仅是深度克隆,更重要的是通过泛型限定,可以检查出要克隆的对象是否支持序列化,这项检查是编译器完成的,不是在运行时抛出异常,这种是方案明显优于使用 Object 类的 clone 方法克隆对象。让问题在编译的时候暴露出来总是好过把问题留到运行时。


深拷贝和浅拷贝区别是什么?
  • 浅拷贝只是复制了对象的引用地址,两个对象指向同一个内存地址,所以修改其中任意的值,另一个值都会随之变化,这就是浅拷贝(例:assign()
  • 深拷贝是将对象及值复制过来,两个对象修改其中任意的值另一个值不会改变,这就是深拷贝(例:JSON.parse()JSON.stringify(),但是此方法无法复制函数类型)

### 浅拷贝的实现方式 浅拷贝可以通过以下几种方式实现: 1. **使用构造器实现浅拷贝**:可以通过类的构造器将对象的字段逐一赋值来实现浅拷贝。这种方式需要手动编写代码来复制字段值。 2. **重写 `Object.clone()` 方法**:Java 提供了 `clone()` 方法来实现浅拷贝。需要类实现 `Cloneable` 接口,并重写 `clone()` 方法。需要注意的是,`clone()` 方法默认是浅拷贝,即只复制基本数据类型的字段,而引用类型的字段只会复制引用,不会复制引用对象本身。 ### 深拷贝的实现方式 深拷贝可以通过以下几种方式实现: 1. **递归调用 `clone()` 方法**:可以通过递归调用 `clone()` 方法来实现深拷贝。需要在类中重写 `clone()` 方法,并对引用类型的字段进行递归调用 `clone()` 方法来复制引用对象[^4]。 2. **序列化实现深拷贝**:可以通过序列化和反序列化来实现深拷贝。需要类实现 `Serializable` 接口,并通过 `ObjectInputStream` 和 `ObjectOutputStream` 来进行序列化和反序列化操作。这种方式需要注意类及其引用的对象都必须实现 `Serializable` 接口[^3]。 ### 代码示例 #### 浅拷贝示例 ```java public class ShallowCopyExample implements Cloneable { private int value; private String reference; public ShallowCopyExample(int value, String reference) { this.value = value; this.reference = reference; } @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); } // Getters and setters } ``` #### 深拷贝示例(使用 `clone()` 方法) ```java public class DeepCopyExample implements Cloneable { private int value; private String reference; public DeepCopyExample(int value, String reference) { this.value = value; this.reference = reference; } @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { DeepCopyExample copy = (DeepCopyExample) super.clone(); copy.reference = new String(this.reference); // 复制引用对象 return copy; } // Getters and setters } ``` #### 深拷贝示例(使用序列化) ```java import java.io.*; public class DeepCopyWithSerialization implements Serializable { private int value; private String reference; public DeepCopyWithSerialization(int value, String reference) { this.value = value; this.reference = reference; } public DeepCopyWithSerialization deepCopy() throws IOException, ClassNotFoundException { ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos); oos.writeObject(this); oos.flush(); oos.close(); ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray()); ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis); return (DeepCopyWithSerialization) ois.readObject(); } // Getters and setters } ``` ### 注意事项 - **性能优化**:深拷贝通常比浅拷贝消耗更多的资源,尤其是在对象结构复杂的情况下。因此,在选择拷贝方式时需要考虑性能因素。 - **安全性**:在使用序列化进行深拷贝时,需要注意类及其引用的对象都必须实现 `Serializable` 接口,否则会抛出异常。 - **常见错误**:在实现 `clone()` 方法时,需要注意正确处理引用类型的字段,否则可能导致浅拷贝而不是预期的深拷贝。 ### 选择深拷贝还是浅拷贝? 选择深拷贝还是浅拷贝取决于具体的应用场景。如果对象的引用类型字段不需要独立复制,浅拷贝就足够了。如果需要完全独立的对象副本,包括引用的对象,则需要使用深拷贝
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