Java浅拷贝与深拷贝

浅拷贝与深拷贝的区别

一、数据类型

数据分为基本数据类型(String,Number,Boolean,Null,Undefined,Symbol)和对象数据类型。

基本数据类型的特点:直接存储在栈(stack)中的数据。
引用数据类型的特点:存储的是该对象在栈中引用,真实的数据存放在堆内存里。

引用数据类型在栈中存储了指针,该指针指向堆中该实体的起始地址。当解释器寻找引用值时,会首先检索在栈中的地址,取得地址后从堆中获得实体。


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二、浅拷贝与深拷贝

为什么要使用深拷贝?
我们希望在改变新的数据(对象)的时候,不改变原数组(对象)

深拷贝和浅拷贝是只针对Object和Array这样的引用数据类型的。
深拷贝和浅拷贝的示意图大致如下:


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浅拷贝只复制指向某个对象的指针,而不是复制对象本身,新旧对象还是共享同一块内存(分支)。
1.浅拷贝是按位拷贝对象,它会创建一个新对象,这个对象有着原始对象属性值的一份精确拷贝。
2.如果属性是基本类型,拷贝的就是基本类型的值;如果属性是内存地址(引用类型),拷贝的就是内存地址,因此如果其中一个对象改变了这个地址,就会影响到另一个对象。

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深拷贝会另外创造一个一模一样的对象,新对象跟原对象不共享内存,修改新对象不会改到原对象,是"值"而不是"引用"(不是分支)。
1.拷贝第一层级的对象属性或数组元素
2.递归拷贝所有层级的对象属性和数组元素
3.深拷贝会拷贝所有的属性,并拷贝属性指向的动态分配的内存。当对象和它所引用的对象一起拷贝时即发生深拷贝。深拷贝相比于浅拷贝速度较慢且花销较大。

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三、赋值和浅拷贝的区别

当我们把一个对象赋值给一个新的变量时,赋的其实是该对象在栈中的地址,而不是堆中的数据。也就是两个对象指向的是同一个存储空间,无论哪个对象发生改变,其实都是改变的存储空间的内容,因此,两个对象是联动的。
浅拷贝是按位拷贝对象,它会创建一个新对象,这个对象有着原始对象属性值的一份精确拷贝。如果属性是基本类型,拷贝的就是基本类型的值;如果属性是内存地址(引用类型),拷贝的就是内存地址,因此如果其中一个对象改变了这个地址,就会影响到另一个对象。即默认拷贝构造函数只是对对象进行浅拷贝复制(逐个成员一依次拷贝),即只复制对象空间而不复制资源。

四、创建对象的5中方式

① 通过new关键字
这是最常用的一种方式,通过new关键字调用类的有参或无参构造方法来创建对象。比如 Object obj = new Object();
② 通过Class类的newInstance()方法
这种默认是调用类的无参构造方法创建对象。比如 Person p2 = (Person)Class.forName("com.ys.test.Person").newInstance();
③ 通过Constructor类的newInstance方法
这和第二种方法类时,都是通过反射来实现。通过java.lang.relect.Constructor类的newInstance()方法指定某个构造器来创建对象。
Person p3 = (Person)Person.class.getConstructors()[0].newInstance();
实际上第二种方法利用Class的newInstance()方法创建对象,其内部调用还是Constructor的newInstance()方法。
④ 利用Clone方法
Clone是Object类中的一个方法,通过对象A.clone()方法会创建一个内容和对象A一模一样的对象B,clone克隆,顾名思义就是创建一个一模一样的对象出来。
Person p4 = (Person)p3.clone();
⑤ 反序列化
序列化是把堆内存中的java对象数据,通过某种方式把对象存储到磁盘文件中或者传递给其他网络节点。而反序列化则是把磁盘文件中的对象数据或者把网络节点上的对象数据,恢复成java对象模型的过程。

五、基本类型和引用类型

在java中数据类型可以分为两大类:基本类型和引用类型。
基本类型也称为值类型,分别是字符类型char,布尔类型boolean以及数值类型byte、short、int、long、float、double。
引用类型包括类、接口、数组、枚举等。
java将内存空间分为堆和栈。基本类型直接在栈中存储数值,而引用类型是将引用放在栈中,实际存储的值是放在堆中,通过栈中的引用指向堆中存放的数据。


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上图定义的a和b都是基本类型,其值是直接存放在栈中的,而c和d是String声明的,这是一个引用类型,引用地址是存放在栈中,然后指向堆的内存空间。
下面d = c;这条语句表示将c的引用赋值给d,那么c和d将指向同一块堆内存空间。

六、浅拷贝

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浅拷贝:创建一个新对象,然后将当前对象的非静态字段复制到该新对象,如果字段是值类型的,那么对该字段执行复制;如果该字段是引用类型的话,则复制引用但不复制引用的对象。因此,原始对象及其副本引用同一个对象。如果更改其中的一个基本类型,那么另一个并不会改变。

七、深拷贝

深拷贝:创建一个新对象,然后将当前对象的非静态字段复制到该新对象,无论该字段是值类型还是引用类型,都复制独立的一份。当你修改其中一个对象的任何内容时,都不会影响另一个对象的内容。

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注:那么该如何实现深拷贝呢?Object 类提供的 clone 是只能实现 浅拷贝的。

如何实现深拷贝

①让每个引用类型属性内部都重写clone()方法
既然引用类型不能实现深拷贝,那么我们将每个引用类型都拆分为基本类型,分别进行浅拷贝。比如上面的例子,Person类有一个引用类型Address(其实String也是引用类型,但是String类型有点特殊),我们在Address类内部也重写clone方法。如下:

class Address implements Cloneable{
    private String provices;
    private String city;
    public void setAddress(String provices,String city){
        this.provices = provices;
        this.city = city;
    }

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

    @Override
    public String toString() {
        return "Address [provices=" + provices + ", city=" + city + "]";
    }
}

Person.class的clone()方法:

protected Object clone() throws CloneNotSupportedException{
    Person p = (Person) super.clone();
    p.address = (Address) address.clone();
    return p;
}

这种做法有种弊端,这里我们Person类只有一个Address引用类型,而Address类没有,所以我们只用重写Address类的clone方法,但是如果Address类也存在一个引用类型,那么我们也要重写其clone方法,这样下去,有多少个引用类型,我们就要重写多少次,如果存在很多引用类型,那么代码量显然会很大。

②利用序列化
序列化是将对象写到流中便于传输,而反序列化则是把对象从流中读取出来。这里写到流中的对象则是原始对象的一个拷贝,因为原始对象还存在JVM中,所以我们可以利用对象的序列化产生克隆对象,然后通过反序列化获取这个对象。
**注意:每个需要序列化的类都要事先Serializable接口,如果有某个属性不需要序列化,可以将其声明为transient,即将其排除在克隆属性之外。

public Object deepClone() throws Exception{
    //序列化
    ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);

    oos.write(this);

    //反序列化
    ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
    
    return ois.readObject();
}

因为序列化产生的是两个完全独立的对象,所以无论嵌套多少个引用类型,序列化都是能实现深拷贝的。

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