Java随笔 - 对象克隆

本文总结Java对象的浅复制和深复制,以及Clonable接口。

前言

对象在传递的时候,会进行对象复制。对象的复制,可以分为浅复制和深复制。

浅复制

在下面的例子中,可以实现对象的复制,origin和copy对象变量引用同一个内存区域,copy调用raiseSalary方法可以修改origin对象所引用的内容。

public class Employee {
    private double salary;
    
    {
        salary = 0.0;    
    }
    
    public double getSalary() {
        return this.salary;
    }
    
    public void raiseSalary(int t) {
        this.salary = salary * t;
    }
}

Employee origin = new Employee();
Employee copy = origin;
copy.raiseSalary(10);

在这次的复制过程中,实现的细节是:Object这个Java的万类祖先有个protect的clone方法,可以在相同类的对象上做拷贝。

但是,在整个复制的过程中,复制是有限制的,也就是不完全的,所以我们称之为浅复制,浅克隆,浅拷贝。Object这个超类在实现clone这个方法的时候,并不知道子孙类到底是什么,所以在复制的时候也就有了局限性,若需要复制的内容是数值或者其他基本类型,那没什么问题,直接复制即可;若是复制的内容是另一对象的引用呢?那clone复制的新内存区域仍然和原对象共享着一些信息。

浅复制有什么影响吗?我们来举两个例子。

  • 例子1
      public class Employee {
          private String name;
          private double salary;

          {
              name = "";
              salary = 0.0;    
          }
    
          public double getSalary() {
              return this.salary;
          }
    
          public void raiseSalary(int t) {
              this.salary = salary * t;
          }
    
          //...
       }

        Employee origin = new Employee();
        Employee copy = origin;

在例子1中,我们在Employee中新增String类型的name变量,还是像之前的那样进行拷贝操作。拷贝之后,原对象和克隆对象的name指向了同一块区域,String是不可变的,也就是指向了常量池。

对于不可变对象的拷贝,其实是安全的,没什么影响,拷贝与否没什么影响,因为不管拷贝与否,不可变对象都是同一块内存,并不会因为拷贝了就另外分配一块内存。所以对于不可变对象,浅复制是安全的,可以安全的共享信息。

  • 例子2
      public class Employee {
          private String name;
          private double salary;
          private Date hireDay;
      
          {
              name = "";
              salary = 0.0;    
          }
    
          public double getSalary() {
              return this.salary;
          }
    
          public void raiseSalary(int t) {
              this.salary = salary * t;
          }
    
          //...
      }

      Employee origin = new Employee();
      Employee copy = origin;

在新的例子中,我们新增了可变对象Date,这个时候不完全的拷贝,是有影响的。原本复制的用意是让克隆对象有单独的内存来管理自己的数据,但是由于浅复制导致原对象和克隆对象都指向了同一个可变的对象,那么任一对象进行修改,那就是灾难级别的,所以这时候我们需要深度复制。

深复制

通常,在复制对象的时候会考虑下面三个选项:

  • 默认的clone方法是否能满足要求;
  • 是否可以在可变的子对象上调用clone方法来修补默认的clone方法;
  • 是不是不应该使用clone方法

对于第三个选项,其实是默认的,对于前两个选项,类必须:

  • 实现Cloneable接口
  • 重新定义clone方法,并制定为public访问修饰符

在Object类中制定了clone方法为protect,但是在新的Java语法规则中,已经变得宽松了,可以将clone方法重写成public的方法。

要建立深度复制来复制对象中另一个对象,那么就要实行Cloneable接口、重写clone方法,在clone方法里来完成这些复制,如下例子:

public class Employee implements Cloneable {
    private String name;
    private double salary;
    private Date hireDay;
    
    {
        name = "";
        salary = 0.0;    
    }
    
    public double getSalary() {
        return this.salary;
    }
    
    public void raiseSalary(int t) {
        this.salary = salary * t;
    }
    
    public Employee clone() throws CloneNotSupportedException {
        Employee cloned = (Employee)super.clone();
        cloned.hireDay = (Date)hireDay.clone();
    }
    
    ...
}

Employee origin = new Employee();
Employee copy = origin;

在新的clone实现里,指定了throws CloneNotSupportedException异常,其用意在于要实现Cloneable接口,否则就不支持深度拷贝,从而抛出异常。

在重写clone方法的时候,首先应该要调用超类的clone方法来完成浅复制,然后才去定制自己需要完成的深度复制。

在重写clone方法的时候,我们返回的类型是Employee,而不是原本自带的Object,与super类有别,这个是Java5后的特性,为clone指定正确的返回类型,这就是协变返回类型。

标记为Clone的类,在执行克隆方法的时候是内存二进制克隆,比new一个对象性能更好,但是直接在内存中拷贝,构造方法并不会被执行。

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