每天一道面试题(1)----clone()方法、深拷贝、浅拷贝

最新推荐文章于 2022-08-31 08:45:52 发布

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本文详细介绍了Java中对象复制的两种方式：new操作与clone方法。通过实例代码展示了两者的区别，特别是clone方法在浅拷贝和深拷贝的应用，强调了clone方法默认执行浅拷贝，以及如何实现深拷贝。同时，讨论了如何判断拷贝是否为深拷贝，并提供了实现深拷贝的示例代码。

1.为什么要用clone?

在实际编程过程中,我们常常要遇到这种情况:有一个对象A,在某一时刻A中已经包含了一些有效值,此时如果需要一个和A完全相同的新对象,并且此后对B任何改动都不会影响到A中的值,也就是说,A与B是两个独立的对象,但B的初始值是由A对象确定的.在Java语言中,要满足这种需求虽然有很多途径,但实现clone()方法是其中最简单最高效的手段.

2.new一个对象的过程和clone一个对象的过程区别

new操作符的本意是分配内存。程序执行到new操作符时，会先去看new操作符后面的类型，因为知道了类型，才能知道要分配多大的内存空间。分配完内存之后，再调用构造函数，填充对象的各个域，这一步叫做对象的初始化，构造方法返回后，一个对象创建完毕，可以把它的引用（也就是地址）发布到外部，在外部就可以使用这个引用操作这个对象。

clone在第一步是和new相似的，都是分配内存，调用clone方法时，分配的内存和原对象（即调用clone方法的对象）相同，然后再使用原对象中对应的各个域，填充新对象的域，填充完成之后，clone方法返回，一个新的相同的对象被创建，同样可以把这个新对象的引用发布到外部。

3.clone对象的使用

3.1复制对象和复制引用的区别

package demo;
public class Person {
    private int age;
    private String name;

    public Person() {
    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Person p = new Person(23, "zhang");
        Person p1 = p;
        System.out.println(p);
        System.out.println(p1);
    }
}

打印结果：

demo.Person@21a06946
demo.Person@21a06946

可以看出，打印的地址是相同的，那么他们肯定是同一个对象。p和p1只是引用而已，他们都指向了一个相同的对象Person(23, "zhang")。可以把这种现象叫做引用的复制。上面代码执行完成之后，内存中的情景如下图所示：

而下面的代码是真真正正地克隆了一个对象

Person p = new Person(23, "zhang");
Person p1 = (Person) p.clone();

System.out.println(p);
System.out.println(p1);

打印结果：

demo01_clone.demo01.Person@75412c2f
demo01_clone.demo01.Person@282ba1e

可以看出两个对象的地址是不同的，也就是说创建了新的对象，而不是把原对象的地址赋给了一个新的引用变量。

以上代码执行完成后，内存中的情形是这样的：

3.2深拷贝和浅拷贝

上面的示例代码中，Person中有两个成员变量，分别是name和age，name是String类型，age是int类型。代码非常简单，如下所示：

public class Person implements Cloneable{
    private int age;
    private String name;

    public Person() {
    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

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

由于age是基本数据类型，那么对它的拷贝没有什么疑问，直接将一个4字节的整数值拷贝过来就行。但是name是String类型的，它只是一个引用，指向一个真正的String对象，那么对它的拷贝有两种方式：直接将原对象中的name的引用值拷贝给新对象的name字段，或者是根据原Person对象中的name指向的字符串创建一个新的相同的字符串对象，将这个新字符串对象的引用赋给新拷贝的Person对象的name字段。这两种拷贝方式分别叫做浅拷贝和深拷贝。深拷贝和浅拷贝的原理如下图所示：

如果两个Person对象的name的地址值相同，说明两个对象的name都指向同一个String对象，也就是浅拷贝；

而如果两个对象的name的地址值不同，那么就说明指向不同的String对象，也就是在拷贝Person对象的时候，同时拷贝了name引用的String对象，也就是深拷贝。

下面通过代码验证

Person p = new Person(23, "zhang");
        Person p1 = (Person) p.clone();
        String result = p.getName() == p1.getName() ? "clone是浅拷贝的" : "clone是深拷贝的";

        System.out.println(result);

打印结果为:

clone是浅拷贝的

所以,clone方法执行的是浅拷贝,在编写程序时要注意这个细节。

那么如何进行深拷贝？

如果想要深拷贝一个对象，这个对象必须要实现Cloneable接口，实现clone方法，并且在clone方法内部，把该对象引用的其他对象也要clone一份，这就要求这个被引用的对象必须

也要实现Cloneable接口并且实现clone方法。代码如下:

public class Body implements Cloneable{
    public Head head;

    public Body() {
    }

    public Body(Head head) {
        this.head = head;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Body newBody = (Body)super.clone();
        newBody.head = (Head) head.clone();
        return newBody;
    }
}

public class Head implements Cloneable{
    public Head() {}

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

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Body body = new Body(new Head());
        Body body1 = (Body) body.clone();
        System.out.println("body == body1 : " + (body == body1));
        System.out.println("body.head == body1.head : " + (body.head == body1.head));
    }
}

打印结果为:

body == body1 : false
body.head == body1.head : false