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Java中的clone方法
Java不僅吸收了C++語(yǔ)言的各種優(yōu)點(diǎn)，還摒棄了C++里難以理解的多繼承、指針等概念。那么大家知道Java中的clone方法是什么呢?下面一起來(lái)看看!
Java中對(duì)象的創(chuàng)建
clone顧名思義就是復(fù)制， 在Java語(yǔ)言中， clone方法被對(duì)象調(diào)用，所以會(huì)復(fù)制對(duì)象。所謂的復(fù)制對(duì)象，首先要分配一個(gè)和源對(duì)象同樣大小的空間，在這個(gè)空間中創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象。那么在java語(yǔ)言中，有幾種方式可以創(chuàng)建對(duì)象呢?
1 使用new操作符創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象
2 使用clone方法復(fù)制一個(gè)對(duì)象
那么這兩種方式有什么相同和不同呢? new操作符的本意是分配內(nèi)存。程序執(zhí)行到new操作符時(shí)， 首先去看new操作符后面的類型，因?yàn)橹懒祟愋�，才能知道要分配多大的�?nèi)存空間。分配完內(nèi)存之后，再調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，填充對(duì)象的各個(gè)域，這一步叫做對(duì)象的初始化，構(gòu)造方法返回后，一個(gè)對(duì)象創(chuàng)建完畢，可以把他的引用(地址)發(fā)布到外部，在外部就可以使用這個(gè)引用操縱這個(gè)對(duì)象。而clone在第一步是和new相似的， 都是分配內(nèi)存，調(diào)用clone方法時(shí)，分配的內(nèi)存和源對(duì)象(即調(diào)用clone方法的對(duì)象)相同，然后再使用原對(duì)象中對(duì)應(yīng)的各個(gè)域，填充新對(duì)象的域， 填充完成之后，clone方法返回，一個(gè)新的相同的對(duì)象被創(chuàng)建，同樣可以把這個(gè)新對(duì)象的引用發(fā)布到外部。
復(fù)制對(duì)象 or 復(fù)制引用
在Java中，以下類似的代碼非常常見：
[java] view plain copyPerson p = new Person(23, "zhang");
Person p1 = p;
System.out.println(p);
System.out.println(p1);
當(dāng)Person p1 = p;執(zhí)行之后， 是創(chuàng)建了一個(gè)新的對(duì)象嗎? 首先看打印結(jié)果：
com.pansoft.zhangjg.testclone.Person@2f9ee1ac
com.pansoft.zhangjg.testclone.Person@2f9ee1ac
可已看出，打印的地址值是相同的，既然地址都是相同的，那么肯定是同一個(gè)對(duì)象。p和p1只是引用而已，他們都指向了一個(gè)相同的對(duì)象Person(23, "zhang") 。 可以把這種現(xiàn)象叫做引用的復(fù)制。 (關(guān)于引用和對(duì)象的區(qū)分，可以參考我之前的文章Java中的String為什么是不可變的? -- String源碼分析 ， 其中有一節(jié)講到了引用和對(duì)象的區(qū)分)。上面代碼執(zhí)行完成之后， 內(nèi)存中的情景如下圖所示：
而下面的代碼是真真正正的克隆了一個(gè)對(duì)象。
[java] view plain copyPerson p = new Person(23, "zhang");
Person p1 = (Person) p.clone();
System.out.println(p);
System.out.println(p1);
從打印結(jié)果可以看出，兩個(gè)對(duì)象的地址是不同的，也就是說(shuō)創(chuàng)建了新的對(duì)象， 而不是把原對(duì)象的地址賦給了一個(gè)新的引用變量：
com.pansoft.zhangjg.testclone.Person@2f9ee1ac
com.pansoft.zhangjg.testclone.Person@67f1fba0
以上代碼執(zhí)行完成后， 內(nèi)存中的情景如下圖所示：
深拷貝 or 淺拷貝
上面的示例代碼中，Person中有兩個(gè)成員變量，分別是name和age， name是String類型， age是int類型。代碼非常簡(jiǎn)單，如下所示：
[java] view plain copypublic class Person implements Cloneable{
private int age ;
private String name;
public Person(int age, String name) {
this.age = age;
this.name = name;
}
public Person() {}
public int getAge() {
return age;
}
public String getName() {
return name;
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return (Person)super.clone();
}
}
由于age是基本數(shù)據(jù)類型， 那么對(duì)它的拷貝沒(méi)有什么疑議，直接將一個(gè)4字節(jié)的整數(shù)值拷貝過(guò)來(lái)就行。但是name是String類型的， 它只是一個(gè)引用， 指向一個(gè)真正的String對(duì)象，那么對(duì)它的拷貝有兩種方式： 直接將源對(duì)象中的name的引用值拷貝給新對(duì)象的name字段， 或者是根據(jù)原Person對(duì)象中的name指向的字符串對(duì)象創(chuàng)建一個(gè)新的相同的字符串對(duì)象，將這個(gè)新字符串對(duì)象的引用賦給新拷貝的Person對(duì)象的name字段。這兩種拷貝方式分別叫做淺拷貝和深拷貝。深拷貝和淺拷貝的原理如下圖所示：
下面通過(guò)代碼進(jìn)行驗(yàn)證。如果兩個(gè)Person對(duì)象的name的地址值相同， 說(shuō)明兩個(gè)對(duì)象的name都指向同一個(gè)String對(duì)象， 也就是淺拷貝， 而如果兩個(gè)對(duì)象的name的地址值不同， 那么就說(shuō)明指向不同的String對(duì)象， 也就是在拷貝Person對(duì)象的時(shí)候， 同時(shí)拷貝了name引用的String對(duì)象， 也就是深拷貝。驗(yàn)證代碼如下：
[java] view plain copyPerson p = new Person(23, "zhang");
Person p1 = (Person) p.clone();
String result = p.getName() == p1.getName()
? "clone是淺拷貝的" : "clone是深拷貝的";
System.out.println(result);
打印結(jié)果為：
clone是淺拷貝的
所以，clone方法執(zhí)行的是淺拷貝， 在編寫程序時(shí)要注意這個(gè)細(xì)節(jié)。
覆蓋Object中的clone方法， 實(shí)現(xiàn)深拷貝
現(xiàn)在為了要在clone對(duì)象時(shí)進(jìn)行深拷貝， 那么就要Clonable接口，覆蓋并實(shí)現(xiàn)clone方法，除了調(diào)用父類中的clone方法得到新的對(duì)象， 還要將該類中的引用變量也clone出來(lái)。如果只是用Object中默認(rèn)的clone方法，是淺拷貝的，再次以下面的代碼驗(yàn)證：
[java] view plain copystatic class Body implements Cloneable{
public Head head;
public Body() {}
public Body(Head head) {this.head = head;}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
static class Head /*implements Cloneable*/{
public Face face;
public Head() {}
public Head(Face face){this.face = face;}
}
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Body body = new Body(new Head());
Body body1 = (Body) body.clone();
System.out.println("body == body1 : " + (body == body1) );
System.out.println("body.head == body1.head : " + (body.head == body1.head));
}
在以上代碼中， 有兩個(gè)主要的類， 分別為Body和Face， 在Body類中， 組合了一個(gè)Face對(duì)象。當(dāng)對(duì)Body對(duì)象進(jìn)行clone時(shí)， 它組合的Face對(duì)象只進(jìn)行淺拷貝。打印結(jié)果可以驗(yàn)證該結(jié)論：
body == body1 : false
body.head == body1.head : true
如果要使Body對(duì)象在clone時(shí)進(jìn)行深拷貝， 那么就要在Body的clone方法中，將源對(duì)象引用的Head對(duì)象也clone一份。
[java] view plain copystatic class Body implements Cloneable{
public Head head;
public Body() {}
public Body(Head head) {this.head = head;}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Body newBody = (Body) super.clone();
newBody.head = (Head) head.clone();
return newBody;
}
}
static class Head implements Cloneable{
public Face face;
public Head() {}
public Head(Face face){this.face = face;}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Body body = new Body(new Head());
Body body1 = (Body) body.clone();
System.out.println("body == body1 : " + (body == body1) );
System.out.println("body.head == body1.head : " + (body.head == body1.head));
}
打印結(jié)果為：
body == body1 : false
body.head == body1.head : false
由此可見， body和body1內(nèi)的head引用指向了不同的Head對(duì)象， 也就是說(shuō)在clone Body對(duì)象的同時(shí)， 也拷貝了它所引用的Head對(duì)象， 進(jìn)行了深拷貝。
真的是深拷貝嗎
由上一節(jié)的內(nèi)容可以得出如下結(jié)論：如果想要深拷貝一個(gè)對(duì)象， 這個(gè)對(duì)象必須要實(shí)現(xiàn)Cloneable接口，實(shí)現(xiàn)clone方法，并且在clone方法內(nèi)部，把該對(duì)象引用的其他對(duì)象也要clone一份 ， 這就要求這個(gè)被引用的對(duì)象必須也要實(shí)現(xiàn)Cloneable接口并且實(shí)現(xiàn)clone方法。
那么，按照上面的結(jié)論， Body類組合了Head類， 而Head類組合了Face類，要想深拷貝Body類，必須在Body類的clone方法中將Head類也要拷貝一份，但是在拷貝Head類時(shí)，默認(rèn)執(zhí)行的是淺拷貝，也就是說(shuō)Head中組合的Face對(duì)象并不會(huì)被拷貝。驗(yàn)證代碼如下：(這里本來(lái)只給出Face類的代碼就可以了， 但是為了閱讀起來(lái)具有連貫性，避免丟失上下文信息， 還是給出整個(gè)程序，整個(gè)程序也非常簡(jiǎn)短)
[java] view plain copystatic class Body implements Cloneable{
public Head head;
public Body() {}
public Body(Head head) {this.head = head;}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Body newBody = (Body) super.clone();
newBody.head = (Head) head.clone();
return newBody;
}
}
static class Head implements Cloneable{
public Face face;
public Head() {}
public Head(Face face){this.face = face;}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
static class Face{}
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Body body = new Body(new Head(new Face()));
Body body1 = (Body) body.clone();
System.out.println("body == body1 : " + (body == body1) );
System.out.println("body.head == body1.head : " + (body.head == body1.head));
System.out.println("body.head.face == body1.head.face : " + (body.head.face == body1.head.face));
}
打印結(jié)果為：
body == body1 : false
body.head == body1.head : false
body.head.face == body1.head.face : true
內(nèi)存結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：
那么，對(duì)Body對(duì)象來(lái)說(shuō)，算是這算是深拷貝嗎?其實(shí)應(yīng)該算是深拷貝，因?yàn)閷?duì)Body對(duì)象內(nèi)所引用的其他對(duì)象(目前只有Head)都進(jìn)行了拷貝，也就是說(shuō)兩個(gè)獨(dú)立的Body對(duì)象內(nèi)的head引用已經(jīng)指向了獨(dú)立的兩個(gè)Head對(duì)象。但是，這對(duì)于兩個(gè)Head對(duì)象來(lái)說(shuō)，他們指向了同一個(gè)Face對(duì)象，這就說(shuō)明，兩個(gè)Body對(duì)象還是有一定的聯(lián)系，并沒(méi)有完全的獨(dú)立。這應(yīng)該說(shuō)是一種不徹底的深拷貝。
如何進(jìn)行徹底的深拷貝
對(duì)于上面的例子來(lái)說(shuō)，怎樣才能保證兩個(gè)Body對(duì)象完全獨(dú)立呢?只要在拷貝Head對(duì)象的時(shí)候，也將Face對(duì)象拷貝一份就可以了。這需要讓Face類也實(shí)現(xiàn)Cloneable接口，實(shí)現(xiàn)clone方法，并且在在Head對(duì)象的clone方法中，拷貝它所引用的Face對(duì)象。修改的部分代碼如下：
[java] view plain copystatic class Head implements Cloneable{
public Face face;
public Head() {}
public Head(Face face){this.face = face;}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
//return super.clone();
Head newHead = (Head) super.clone();
newHead.face = (Face) this.face.clone();
return newHead;
}
}
static class Face implements Cloneable{
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
再次運(yùn)行上面的示例，得到的運(yùn)行結(jié)果如下：
body == body1 : false
body.head == body1.head : false
body.head.face == body1.head.face : false
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