Cloneable接口的作用与深入理解深度克隆与浅度克隆

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#clone方法 #java #Cloneable接口 #深度克隆与浅度克隆

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本文详细介绍了Java中的Cloneable接口及其实现原理，并通过实例对比浅克隆与深克隆的区别，展示了如何实现深度克隆。

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cloneable接口的作用

cloneable其实就是一个标记接口，只有实现这个接口后，然后在类中重写Object中的clone方法，然后通过类调用clone方法才能克隆成功，如果不实现这个接口，则会抛出CloneNotSupportedException(克隆不被支持)异常。Object中clone方法：

这里有一个疑问，Object中的clone方法是一个空的方法，那么他是如何判断类是否实现了cloneable接口呢？

原因在于这个方法中有一个native关键字修饰。

native修饰的方法都是空的方法，但是这些方法都是有实现体的（这里也就间接说明了native关键字不能与abstract同时使用。因为abstract修饰的方法与java的接口中的方法类似，他显式的说明了修饰的方法，在当前是没有实现体的，abstract的方法的实现体都由子类重写），只不过native方法调用的实现体，都是非java代码编写的（例如：调用的是在jvm中编写的C的接口），每一个native方法在jvm中都有一个同名的实现体，native方法在逻辑上的判断都是由实现体实现的，另外这种native修饰的方法对返回类型，异常控制等都没有约束。

由此可见，这里判断是否实现cloneable接口，是在调用jvm中的实现体时进行判断的。

深入理解深度克隆与浅度克隆

首先，在java中创建对象的方式有四种：

一种是new，通过new关键字在堆中为对象开辟空间，在执行new时，首先会看所要创建的对象的类型，知道了类型，才能知道需要给这个对象分配多大的内存区域，分配内存后，调用对象的构造函数，填充对象中各个变量的值，将对象初始化，然后通过构造方法返回对象的地址；

另一种是clone，clone也是首先分配内存，这里分配的内存与调用clone方法对象的内存相同，然后将源对象中各个变量的值，填充到新的对象中，填充完成后，clone方法返回一个新的地址，这个新地址的对象与源对象相同，只是地址不同。

另外还有输入输出流，反射构造对象等

下面通过几个例子来解析下浅度克隆与深度克隆的区别：

浅度克隆测试：

首先定义一个学生类

 

public class Student{
	private String name;   //姓名
	private int age;       //年龄
	private StringBuffer sex;  //性别
	public String getName() {
		return name;
	}
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	public int getAge() {
		return age;
	}
	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}
	public StringBuffer getSex() {
		return sex;
	}
	public void setSex(StringBuffer sex) {
		this.sex = sex;
	}
	@Override
	public String toString() {
		return "Student [name=" + name + ", age=" + age + ", sex=" + sex + "]";
	}
		
}

其次定义一个学校类，类中重写clone方法

public  class School implements Cloneable{
	private String schoolName;   //学校名称
	private int stuNums;         //学校人数
	private Student stu;         //一个学生
	public String getSchoolName() {
		return schoolName;
	}
	public void setSchoolName(String schoolName) {
		this.schoolName = schoolName;
	}
	public int getStuNums() {
		return stuNums;
	}
	public void setStuNums(int stuNums) {
		this.stuNums = stuNums;
	}
	public Student getStu() {
		return stu;
	}
	public void setStu(Student stu) {
		this.stu = stu;
	}
	@Override
	protected School clone() throws CloneNotSupportedException {
		// TODO Auto-generated method stub
		return (School)super.clone();;
	}
	@Override
	public String toString() {
		return "School [schoolName=" + schoolName + ", stuNums=" + stuNums + ", stu=" + stu + "]";
	}
	
}

最后定义一个main类来测试一下：

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
	School s1 = new School();       
	s1.setSchoolName("实验小学");
	s1.setStuNums(100);
	Student stu1 = new Student();
	stu1.setAge(20);
	stu1.setName("zhangsan");
	stu1.setSex(new StringBuffer("男"));
	s1.setStu(stu1);
	System.out.println("s1: "+s1+" s1的hashcode:"+s1.hashCode()+"  s1中stu1的hashcode:"+s1.getStu().hashCode());
	School s2 = s1.clone();  //调用重写的clone方法，clone出一个新的school---s2
	System.out.println("s2: "+s2+" s2的hashcode:"+s2.hashCode()+" s2中stu1的hashcode:"+s2.getStu().hashCode());
}

测试结果：

可以看出s1与s2的hashcode不同，也就是说clone方法并不是把s1的引用赋予s2，而是在堆中重新开辟了一块空间，将s1复制过去，将新的地址返回给s2。

但是s1中stu的hashcode与s2中stu的hashcode相同，也就是这两个指向了同一个对象，修改s2中的stu会造成s1中stu数据的改变。但是修改s2中的基本数据类型与Stirng类型时，不会造成s1中数据的改变，基本数据类型例如int，在clone的时候会重新开辟一个四个字节的大小的空间，将其赋值。而String则由于String变量的唯一性，如果在s2中改变了String类型的值，则会生成一个新的String对象，对之前的没有影响。这就是浅度克隆。

如何实现深度clone？(下面时第一种方法，另外使用序列化将student变成流，输入再输出也可以)

首先需要让student重写clone方法，实现cloneable接口

public class Student implements Cloneable{
	
	private String name;
	private int age;
	private StringBuffer sex;
	public String getName() {
		return name;
	}
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	public int getAge() {
		return age;
	}
	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}
	public StringBuffer getSex() {
		return sex;
	}
	public void setSex(StringBuffer sex) {
		this.sex = sex;
	}
	@Override
	public String toString() {
		return "Student [name=" + name + ", age=" + age + ", sex=" + sex + "]";
	}
	@Override
	protected Student clone() throws CloneNotSupportedException {
		// TODO Auto-generated method stub
		return (Student)super.clone();
	}
}

然后，在school的clone方法中将school中的stu对象手动clone一下。

	@Override
	protected School clone() throws CloneNotSupportedException {
		// TODO Auto-generated method stub
		School s = null;
		s = (School)super.clone();
		s.stu = stu.clone();
		return s;
	}

再次执行main方法查看结果：

public class Main {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
	School s1 = new School();       
	s1.setSchoolName("实验小学");
	s1.setStuNums(100);
	Student stu1 = new Student();
	stu1.setAge(20);
	stu1.setName("zhangsan");
	stu1.setSex(new StringBuffer("男"));
	s1.setStu(stu1);
	System.out.println("s1: "+s1+" s1的hashcode:"+s1.hashCode()+"  s1中stu1的hashcode:"+s1.getStu().hashCode());
	School s2 = s1.clone();  //调用重写的clone方法，clone出一个新的school---s2
	System.out.println("s2: "+s2+" s2的hashcode:"+s2.hashCode()+" s2中stu1的hashcode:"+s2.getStu().hashCode());
	
	//修改s2中的值,看看是否会对s1中的值造成影响
		 s2.setSchoolName("希望小学");
		 s2.setStuNums(200);
		 Student stu2 = s2.getStu();
		 stu2.setAge(30);
		 stu2.setName("lisi");
		 stu2.setSex(stu2.getSex().append("6666666"));
		 s2.setStu(stu2);
		 
		 //再次打印两个school，查看结果
		 System.out.println("-------------------------------------------------------------------------");
		 System.out.println("s1: "+s1+" hashcode:"+s1.hashCode()+"  s1中stu1的hashcode:"+s1.getStu().hashCode());
		 System.out.println("s2: "+s2+" hashcode:"+s2.hashCode()+" s2中stu1的hashcode:"+s2.getStu().hashCode());
}
}

打印结果：