深拷贝与浅拷贝

介绍


在写 Java 项目的时候,使用原型模式创建对象是非常常见的,然而 clone() 方法也并不是谁都可以拷贝的。拷贝,有深拷贝和浅拷贝之分,下面我们就来详细看一下两种拷贝方式。

浅拷贝


浅拷贝就是说,使用 clone() 方法时,对象的有些部分并不进行拷贝。先看一个例子:

有一个水果篮,里面可以放入各种水果,我们将它设为可以拷贝的:

public class FruitBasket implements Cloneable {
    private ArrayList<String> fruitsList = new ArrayList<>();
    @Override
    protected FruitBasket clone() {
        FruitBasket fruitBasket = null;
        try {
            fruitBasket = (FruitBasket)super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            System.out.println("拷贝失败...");
        }
        return fruitBasket;
    }
    //添加水果。
    public void addFruit(String fruit) {
        fruitsList.add(fruit);
    }
    //查看水果。
    public void showFruits() {
        for (String fruit : fruitsList) {
            System.out.println(fruit + "\t" );
        }
    }
}

然后进行测试:

FruitBasket fruitBasket1 = new FruitBasket();
fruitBasket1.addFruit("苹果");
FruitBasket fruitBasket2 = fruitBasket1.clone();
fruitBasket2.addFruit("橘子");
fruitBasket1.showFruits();

输出结果:

苹果
橘子

我们发现,并没有向第一个果篮中放入 橘子 ,只是向第二个果篮中放入橘子,然而,第一个果篮中也出现了橘子,貌似二者是同步的,这是为什么呢?

是因为 Java 做了一个偷懒的拷贝工作, Object 类提供的 clone() 方法只能拷贝本对象,其对象内部的数组、引用对象等都不拷贝,还是指向原来对象内部属性的地址,这就是浅拷贝。这里第二个果篮拷贝时,ArrayList 并没有拷贝过去,拷贝的只是它的一个引用。

需要注意的是,并不是所有的属性都是共享的,只有内部数组和引用对象才不拷贝。 其他的原始类型,如 intlongchar 等都会被拷贝。

深拷贝


两个对象共用一个私有变量,这是十分不安全的。你改你的,我改我的,二者互不干扰才是正常的拷贝,那么该如何修改呢?这就是要讲的深拷贝。

深拷贝就是在浅拷贝的基础上,将不可拷贝的对象也拷贝过来。这里我们稍作修改就可以实现。

果篮类:

public class FruitBasket implements Cloneable {
    private ArrayList<String> fruitsList = new ArrayList<>();
    @Override
    protected FruitBasket clone() {
        FruitBasket fruitBasket = null;
        try {
            fruitBasket = (FruitBasket)super.clone();
            fruitBasket.fruitsList = (ArrayList<String>)this.fruitsList.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            System.out.println("拷贝失败...");
        }
        return fruitBasket;
    }
    //添加水果。
    public void addFruit(String fruit) {
        fruitsList.add(fruit);
    }
    //查看水果。
    public void showFruits() {
        for (String fruit : fruitsList) {
            System.out.println(fruit + "\t" );
        }
    }
}

可以看到,我们只增加了一行代码,测试一下看看效果如何:

FruitBasket fruitBasket1 = new FruitBasket();
fruitBasket1.addFruit("苹果");
FruitBasket fruitBasket2 = fruitBasket1.clone();
fruitBasket2.addFruit("橘子");
System.out.println("果篮1-----------------");
fruitBasket1.showFruits();
System.out.println("果篮2-----------------");
fruitBasket2.showFruits();

输出结果:

果篮1—————–
苹果
果篮2—————–
苹果
橘子

可以看到,效果非常好,两个对象间的私有变量并不共享了,这就是深拷贝。

总结


这就是浅拷贝和深拷贝,最后,有两点需要注意:

  1. 使用的时候最好分开实现,深拷贝和浅拷贝不要混合使用。
  2. 要使用 clone() 方法,类成员变量上不要增加 final 关键字。
内容概要:本文围绕直流微电网中带有恒功率负载(CPL)的DC/DC升压转换器的稳定控制问题展开研究,提出了一种复合预设性能控制策略。首先,通过精确反馈线性化技术将非线性不确定的DC转换器系统转化为Brunovsky标准型,然后利用非线性扰动观测器评估负载功率的动态变化和输出电压的调节精度。基于反步设计方法,设计了具有预设性能的复合非线性控制器,确保输出电压跟踪误差始终在预定义误差范围内。文章还对比了多种DC/DC转换器控制技术如脉冲调整技术、反馈线性化、滑模控制(SMC)、主动阻尼法和基于无源性的控制,并分析了它们的优缺点。最后,通过数值仿真验证了所提控制器的有效性和优越性。 适合人群:从事电力电子、自动控制领域研究的学者和工程师,以及对先进控制算法感兴趣的研究生及以上学历人员。 使用场景及目标:①适用于需要精确控制输出电压并处理恒功率负载的应用场景;②旨在实现快速稳定的电压跟踪,同时保证系统的鲁棒性和抗干扰能力;③为DC微电网中的功率转换系统提供兼顾瞬态性能和稳态精度的解决方案。 其他说明:文中不仅提供了详细的理论推导和算法实现,还通过Python代码演示了控制策略的具体实现过程,便于读者理解和实践。此外,文章还讨论了不同控制方法的特点和适用范围,为实际工程项目提供了有价值的参考。
内容概要:该论文介绍了一种名为偏振敏感强度衍射断层扫描(PS-IDT)的新型无参考三维偏振敏感计算成像技术。PS-IDT通过多角度圆偏振光照射样品,利用矢量多层光束传播模型(MSBP)和梯度下降算法迭代重建样品的三维各向异性分布。该技术无需干涉参考光或机械扫描,能够处理多重散射样品,并通过强度测量实现3D成像。文中展示了对马铃薯淀粉颗粒和缓步类动物等样品的成功成像实验,并提供了Python代码实现,包括系统初始化、前向传播、多层传播、重建算法以及数字体模验证等模块。 适用人群:具备一定光学成像和编程基础的研究人员,尤其是从事生物医学成像、材料科学成像领域的科研工作者。 使用场景及目标:①研究复杂散射样品(如生物组织、复合材料)的三维各向异性结构;②开发新型偏振敏感成像系统,提高成像分辨率和对比度;③验证和优化计算成像算法,应用于实际样品的高精度成像。 其他说明:PS-IDT技术相比传统偏振成像方法具有明显优势,如无需干涉装置、无需机械扫描、可处理多重散射等。然而,该技术也面临计算复杂度高、需要多角度数据采集等挑战。文中还提出了改进方向,如采用更高数值孔径(NA)物镜、引入深度学习超分辨率技术等,以进一步提升成像质量和效率。此外,文中提供的Python代码框架为研究人员提供了实用的工具,便于理解和应用该技术。
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