Java中的clone方法

最新推荐文章于 2025-02-14 10:09:35 发布

BruceRich

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分类专栏：软件构造文章标签： java 原型模式开发语言

原文链接：https://www.cnblogs.com/xzwblog/p/7230788.html

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本文详细介绍了Java中使用new操作符与clone方法创建对象的区别，以及浅复制和深复制的概念。clone方法在Java中默认执行浅复制，但可以通过实现Cloneable接口并覆盖clone方法来实现深复制。文章通过示例代码展示了如何进行深复制，并指出完全的深复制在有复杂嵌套引用的对象中可能较为复杂。

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参考：详解Java中的clone方法 -- 原型模式_昨夜星辰_zhangjg的博客-优快云博客
　　所谓的复制对象，首先要分配一个和源对象同样大小的空间，在这个空间中创建一个新的对象。那么在java语言中，下面两种方式创建对象有什么区别呢？

使用new操作符创建一个对象
使用clone方法复制一个对象

　　那么这两种方式有什么相同和不同呢？ new操作符的本意是分配内存。程序执行到new操作符时，首先去看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，可以把他的引用（地址）发布到外部，在外部就可以使用这个引用操纵这个对象（当然，由于指令的重排序，发布对象可能在构造函数返回之前，详细看 http://www.cnblogs.com/xzwblog/p/7225946.html#_label0_3）。而clone在第一步是和new相似的，都是分配内存，调用clone方法时，分配的内存和源对象（即调用clone方法的对象）相同，然后再使用源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。

复制引用or复制对象

　　复制引用：下面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。

<span style="color:#393939"><span style="background-color:#faf7ef"><code class="language-java"><span style="color:#a31515">Person</span> <span style="color:#008000">p</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#0000ff">new</span> <span style="color:#a31515">Person</span>(<span style="color:#880000">23</span>, <span style="color:#a31515">"zhang"</span>);  
<span style="color:#a31515">Person</span> <span style="color:#008000">p1</span> <span style="color:#ab5656">=</span> p;  
</code></span></span>

　　复制对象:

<span style="color:#393939"><span style="background-color:#faf7ef"><code class="language-java"><span style="color:#a31515">Person</span> <span style="color:#008000">p</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#0000ff">new</span> <span style="color:#a31515">Person</span>(<span style="color:#880000">23</span>, <span style="color:#a31515">"zhang"</span>);  
<span style="color:#a31515">Person</span> <span style="color:#008000">p1</span> <span style="color:#ab5656">=</span> (Person) p.clone();  
</code></span></span>

浅复制or深复制

浅复制

　　被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，而所有的对其他对象的引用仍然指向原来的对象。换言之，浅复制仅仅复制所考虑的对象，而不复制它所引用的对象。

深复制

　　被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，除去那些引用其他对象的变量。那些引用其他对象的变量将指向被复制过的新对象，而不再是原有的那些被引用的对象。换言之，深复制把要复制的对象所引用的对象都复制了一遍。

Java的clone()方法

　　⑴clone方法将对象复制了一份并返回给调用者。一般而言，clone()方法满足：
①对任何的对象x，都有x.clone() !=x//克隆对象与原对象不是同一个对象
②对任何的对象x，都有x.clone().getClass()= =x.getClass()//克隆对象与原对象的类型一样
③如果对象x的equals()方法定义恰当，那么x.clone().equals(x)应该成立。

　　⑵Java中对象的克隆
①为了获取对象的一份拷贝，我们可以利用Object类的clone()方法。
②在派生类中覆盖基类的clone()方法，并声明为public。
③在派生类的clone()方法中，调用super.clone()。
④在派生类中实现Cloneable接口。

　　继承自java.lang.Object类的clone()方法是浅复制，在编写程序时要注意这个细节。

覆盖Object中的clone方法，实现深复制

　　现在为了要在clone对象时进行深复制，那么就要Clonable接口，覆盖并实现clone方法，除了调用父类中的clone方法得到新的对象，还要将该类中的引用变量也clone出来。

<span style="color:#393939"><span style="background-color:#faf7ef"><code class="language-java"><span style="color:#0000ff">public</span> <span style="color:#0000ff">class</span> <span style="color:#a31515">Test</span> {
	<span style="color:#0000ff">static</span> <span style="color:#0000ff">class</span> <span style="color:#a31515">Body</span> <span style="color:#0000ff">implements</span> <span style="color:#a31515">Cloneable</span> {
		<span style="color:#0000ff">public</span> Head head;

		<span style="color:#0000ff">public</span> <span style="color:#a31515">Body</span>() {
		}

		<span style="color:#0000ff">public</span> <span style="color:#a31515">Body</span>(Head head) {
			<span style="color:#0000ff">this</span>.head = head;
		}

		<span style="color:#2b91af">@Override</span>
		<span style="color:#0000ff">protected</span> Object <span style="color:#a31515">clone</span>() <span style="color:#0000ff">throws</span> CloneNotSupportedException {
			<span style="color:#a31515">Body</span> <span style="color:#008000">newBody</span> <span style="color:#ab5656">=</span> (Body) <span style="color:#0000ff">super</span>.clone();
			newBody.head = (Head) head.clone();
			<span style="color:#0000ff">return</span> newBody;
		}
	}

	<span style="color:#0000ff">static</span> <span style="color:#0000ff">class</span> <span style="color:#a31515">Head</span> <span style="color:#0000ff">implements</span> <span style="color:#a31515">Cloneable</span> {
		<span style="color:#0000ff">public</span> Face face;

		<span style="color:#0000ff">public</span> <span style="color:#a31515">Head</span>() {
		}

		<span style="color:#0000ff">public</span> <span style="color:#a31515">Head</span>(Face face) {
			<span style="color:#0000ff">this</span>.face = face;
		}

		<span style="color:#2b91af">@Override</span>
		<span style="color:#0000ff">protected</span> Object <span style="color:#a31515">clone</span>() <span style="color:#0000ff">throws</span> CloneNotSupportedException {
			<span style="color:#0000ff">return</span> <span style="color:#0000ff">super</span>.clone();
		}
	}

	<span style="color:#0000ff">static</span> <span style="color:#0000ff">class</span> <span style="color:#a31515">Face</span> <span style="color:#0000ff">implements</span> <span style="color:#a31515">Cloneable</span> {
		<span style="color:#0000ff">public</span> <span style="color:#a31515">Face</span>() {
		}
	}

	<span style="color:#0000ff">public</span> <span style="color:#0000ff">static</span> <span style="color:#0000ff">void</span> <span style="color:#a31515">main</span>(String[] args) <span style="color:#0000ff">throws</span> CloneNotSupportedException {
		<span style="color:#a31515">Body</span> <span style="color:#008000">body</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#0000ff">new</span> <span style="color:#a31515">Body</span>(<span style="color:#0000ff">new</span> <span style="color:#a31515">Head</span>());
		<span style="color:#a31515">Body</span> <span style="color:#008000">body1</span> <span style="color:#ab5656">=</span> (Body) body.clone();
		System.out.println(<span style="color:#a31515">"body == body1 : "</span> + (body == body1));
		System.out.println(<span style="color:#a31515">"body.head == body1.head : "</span> + (body.head == body1.head));
	}
}
</code></span></span>

打印结果为：

<span style="color:#393939"><span style="background-color:#faf7ef"><code class="language-ini"><span style="color:#ff0000">body</span> == body1 : <span style="color:#a31515">false</span>
<span style="color:#ff0000">body.head</span> == body1.head : <span style="color:#a31515">false</span>
</code></span></span>

　　由此可见， body和body1内的head引用指向了不同的Head对象，也就是说在clone Body对象的同时，也复制了它所引用的Head对象，进行了深复制。但实际上上面代码还不是真正意义上的深复制，可以说是不彻底的深复制。因为在拷贝Head类时，默认执行的是浅复制，也就是说Head中组合的Face对象并不会被复制。内存结构图如下图所示：