Java克隆对象的特性

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在java面向对象的编程当中，要复制引用类型的对象，就必须克隆对象。通过调用对所有引用类型和对象都是可用的clone方法，来实现克隆。

在Java中传值及引伸深度克隆的思考中，我们讲过引申到克隆技术Java中的所有对象都是Object类的子类。我们知道，Java是纯面向对象的程序设计语言。Java里，所有的类的顶级父类都是java.lang.Object类，也就是说，如果一个类没有显示申明继承关系，它的父类默认就是java.lang.Object。

有一个很简单的方法可以证明这一点，我们写一个Test类，如下：

public class Test {   
public void someMethod() {   
super.clone();   
}   
}

里面调用了super.clone()，编译时并不报错。其实clone()方法为java.lang.Object类提供的一个 protected型方法。

对象克隆

本文通过介绍java.lang.Object#clone()方法来说明Java语言的对象克隆特性。

java.lang.Object#clone()方法由java.lang.Object加以实现，主要对对象本身加以克隆。

首先我们看看下面的例子：

public class TestClone {   
public static void main(String[] args) {   
MyClone myClone1 = new MyClone("clone1");   
MyClone myClone2 = (MyClone)myClone1.clone();   
if (myClone2 != null) {   
System.out.println(myClone2.getName());  
System.out.println("myClone2 equals myClone1: " + myClone2.equals(myClone1));   
} else {   
System.out.println("Clone Not Supported");   
}   
} }   
class MyClone {   
private String name;   
public MyClone(String name) {   
this.name = name;   
}  
public String getName() {   
return name;   
}   
public void setName(String name) {   
this.name = name; }  
public Object clone() {   
try {  
return super.clone();   
} catch (CloneNotSupportedException e) {   
return null;   
}}

编译执行TestClone，打印出：

C:\clone>javac *.java   
C:\clone>java TestClone   
Clone Not Supported   
C:\clone>

说明MyClone#clone()方法调用super.clone()时抛出了CloneNotSupportedException异常，不支持克隆。

为什么父类java.lang.Object里提供了clone()方法，却不能调用呢？

原来，Java语言虽然提供了这个方法，但考虑到安全问题，一方面将clone()访问级别设置为protected型，以限制外部类访问；

另一方面，强制需要提供clone功能的子类实现java.lang.Cloneable接口，在运行期，JVM会检查调用clone()方法的类，如果该类未实现java.lang.Cloneable接口，则抛出CloneNotSupportedException异常。

java.lang.Cloneable接口是一个空的接口，没有申明任何属性与方法。该接口只是告诉JVM，该接口的实现类需要开放“克隆”功能。

我们再将MyClone类稍作改变，让其实现Cloneable接口：

class MyClone implements Cloneable {   
...//其余不做改变   
}   
编译执行TestClone，打印出：   
C:\clone>javac *.java   
C:\clone>java TestClone   
clone1   
myClone2 equals myClone1: false   
C:\clone>

根据结果，我们可以发现：

1，myClone1.clone()克隆了跟myClone1具有相同属性值的对象

2，但克隆出的对象myClone2跟myClone1不是同一个对象（具有不同的内存空间）

小结

如果要让一个类A提供克隆功能，该类必须实现java.lang.Cloneable接口，并重载 java.lang.Object#clone()方法。

public class A extends Cloneable {   
public Object clone() {   
try {   
return super.clone();   
} catch (CloneNotSupportedException e) {   
//throw (new InternalError(e.getMessage()));   
return null;   
}   
}   
}

对象的深层次克隆

上例说明了怎么样克隆一个具有简单属性（String，int，boolean等）的对象。

但如果一个对象的属性类型是List，Map，或者用户自定义的其他类时，克隆行为是通过怎样的方式进行的？

很多时候，我们希望即使修改了克隆后的对象的属性值，也不会影响到原对象，这种克隆我们称之为对象的深层次克隆。怎么样实现对象的深层次克隆呢？

验证对象的克隆方式

为了验证对象的克隆方式，我们对上面的例子加以改进，如下（为了节省篇幅，我们省略了setter与getter方法）：

public class TestClone {   
public static void main(String[] args) {   
//为克隆对象设置值   
MyClone myClone1 = new MyClone("clone1");   
myClone1.setBoolValue(true);   
myClone1.setIntValue(100);   
//设置List值   
List <Element>listValue = new ArrayList<Element>();   
listValue.add(new Element("ListElement1"));   
listValue.add(new Element("ListElement2"));   
listValue.add(new Element("ListElement3"));   
myClone1.setListValue(listValue);   
//设置Element值   
Element element1 = new Element("element1");   
myClone1.setElement(element1);   
//克隆   
MyClone myClone2 = (MyClone)myClone1.clone();   
if (myClone2 != null) {   
//简单属性   
System.out.println("myClone2.name=" + myClone2.getName()   
+ " myClone2.boolValue=" + myClone2.isBoolValue()   
+ " myClone2.intValue=" + myClone2.getIntValue() );   
//复合属性（List<Element>与Element）   
List clonedList = myClone2.getListValue();   
Element element2 = myClone2.getElement();   
System.out.println("myClone2.listValue.size():" + clonedList.size());   
System.out.println("myClone2.element.equals(myClone1.element):" + element2.equals(element1));   
System.out.println("myClone2.element.name:" + element2.getName());  
//下面我们测试一下myClone2.element是否等于myClone1.element   
//以及myClone2.listValue是否等于myClone1.listValue   
//为此，我们修改myClone2.element与myClone2.listValue，如果myClone1的相应值也跟着被修改了，
则它们引用 的是同一个内存空间的变量，我们认为它们相等   
clonedList.add("ListElement4");   
System.out.println("myClone1.listValue.size():" + listValue.size());   
element2.setName("Element2");   
System.out.println("myClone1.element.name:" + element1.getName());   
} else {   
System.out.println("Clone Not Supported");   
}   
}   
}   
class MyClone implements Cloneable {   
private int intValue;   
private boolean boolValue;   
private String name;   
private List <Element>listValue;   
private Element element;   
public MyClone(String name) {   
this.name = name;   
}  
...//setter与getter方法（略）   
}   
class Element implements Cloneable {   
private String name;   
public Element (String name) {   
this.name = name;   
}   
...//setter与getter方法（略）   
}

编译执行TestClone，打印出：

C:\clone>javac *.java   
C:\clone>java TestClone   
myClone2.name=clone1 myClone2.boolValue=true myClone2.intValue=100   
myClone2.listValue.size():3   
myClone2.element.equals(myClone1.element):true   
myClone2.element.name:element1   
myClone1.listValue.size():4   
myClone1.element.name:Element2 09.myClone2 equals myClone1: false 10.C:\clone> 11.

我们发现，对于对象里的List，Element等复合属性，super.clone()只是简单地赋值，没有采取克隆手段。也就是说，修改被克隆后的对象值，会影响到原对象。

怎么进行深层次的克隆呢？

答案是，我们只能手动在重载的clone()方法里，对属性也分别采用克隆操作。当然条件是，属性类也得支持克隆操作

class MyClone implements Cloneable {   
...   
public Object clone() {   
try {   
MyClone myClone = (MyClone)super.clone();   
//分别对属性加以克隆操作   
myClone.element = this.element.clone();   
myClone.listValue = new ArrayList();   
for (Element ele:this.listValue) {   
myClone.listValue.add(ele.clone());   
}   
return myClone;   
} catch (CloneNotSupportedException e) {   
return null;   
}   
}   
...  
}   
//让Element类也支持克隆操作   
class Element implements Cloneable {   
...   
public Element clone() {   
try {   
return (Element)super.clone();   
} catch (CloneNotSupportedException e) {   
return null;   
}   
}   
}

深层次的克隆操作往往存在效率问题，尤其是需要让List，Map等集合类也支持深层次的克隆操作时。

总结

本文结合范例，比较深入地介绍了Java语言的克隆属性，以及克隆的实现方法等。同时分析了深层次克隆的概念，实现，以及存在的问题等。但是有没有更好的方法呢？当然，是有的，串行化来实现。

转自：http://developer.51cto.com/art/201106/271883.htm