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深入了解Java對象的克隆

 更新時間：2020年08月19日 11:58:11   作者：弗蘭克的貓  
這篇文章主要介紹了Java對象的克隆的相關(guān)資料，幫助大家更好的理解和學(xué)習(xí)Java，感興趣的朋友可以了解下

　　今天要介紹一個概念，對象的克隆。本篇有一定難度，請先做好心理準(zhǔn)備。看不懂的話可以多看兩遍，還是不懂的話，可以在下方留言，我會看情況進(jìn)行修改和補(bǔ)充。

　　克隆，自然就是將對象重新復(fù)制一份，那為什么要用克隆呢？什么時候需要使用呢？先來看一個小栗子：

　　簡單起見，我們這里用的是Goods類的簡單版本。

public class Goods {
  private String title;
  private double price;
  
  public Goods(String aTitle, double aPrice){
    title = aTitle;
    price = aPrice;
  }

  public void setPrice(double price) {
    this.price = price;
  }

  public void setTitle(String title) {
    this.title = title;
  }
　　//用于打印輸出商品信息
  public void print(){
    System.out.println("Title:"+title+" Price:"+price);
  }
}

　　然后我們來使用這個類。

public class GoodsTest {
  public static void main(String[] args){
    Goods goodsA = new Goods("GoodsA",20);
    Goods goodsB = goodsA;
    System.out.println("Before Change:");
    goodsA.print();
    goodsB.print();

    goodsB.setTitle("GoodsB");
    goodsB.setPrice(50);
    System.out.println("After Change:");
    goodsA.print();
    goodsB.print();
  }
}

　　我們創(chuàng)建了一個Goods對象賦值給變量goodsA，然后又創(chuàng)建了一個Goods變量，并把goodsA賦值給它，先調(diào)用Goods的print方法輸出這兩個變量中的信息，然后調(diào)用Goods類中的setTitle和setPrice方法來修改goodsB中的對象內(nèi)容，再輸出兩個變量中的信息，下面是輸出：

Before Change:
Title:GoodsA Price:20.0
Title:GoodsA Price:20.0
After Change:
Title:GoodsB Price:50.0
Title:GoodsB Price:50.0

　　這里我們發(fā)現(xiàn)了靈異事，我們明明修改的是goodsB的內(nèi)容，可是goodsA的內(nèi)容也同樣發(fā)生了改變，這究竟是為什么呢？別心急，且聽我慢慢道來。

　　在Java語言中，數(shù)據(jù)類型分為值類型（基本數(shù)據(jù)類型）和引用類型，值類型包括int、double、byte、boolean、char等簡單數(shù)據(jù)類型，引用類型包括類、接口、數(shù)組等復(fù)雜類型。使用等號賦值都是進(jìn)行值傳遞的，如將一個整數(shù)型變量賦值給另一個整數(shù)型變量，那么后者將存儲前者的值，也就是變量中的整數(shù)值，對于基本類型如int,double,char等是沒有問題的，但是對于對象，則又是另一回事了，這里的goodsA和goodsB都是Goods類對象的變量，但是它們并沒有存儲Goods類對象的內(nèi)容，而是存儲了它的地址，也就相當(dāng)于C++中的指針，如果對于指針不了解，那我就再舉個栗子好了。我們之前舉過一個栗子，把計算機(jī)比作是倉庫管理員，內(nèi)存比作是倉庫，你要使用什么類型的變量，就需要先登記，然后管理員才會把東西給你，但如果是給你分配一座房子呢？這時候不是把房子搬起來放到登記簿粒，而是登記下房子的地址，這里的地址就是我們的類對象變量里記錄的內(nèi)容，所以，當(dāng)我們把一個類對象變量賦值給另一個類對象變量，如goodsB = goodsA時，實際上只是把A指向的對象地址賦值給了B，這樣B也同樣指向這個地址，所以這時候，goodsA和goodsB操作的是同一個對象。

　　所以，如果只是簡單的賦值的話，之后對于goodsA和goodsB的操作都將影響同一個對象，這顯然不是我們的本意。也許你還會問，直接再new一個對象不就好了，確實如此，但有時候，如果我們需要保存一個goodsA的副本，那就不僅僅要new一個對象，還需要進(jìn)行一系列賦值操作才能將我們的新對象設(shè)置成跟goodsA對象一樣，而且Goods類越復(fù)雜，這個操作將會越繁瑣，另外使用clone方法還進(jìn)行本地優(yōu)化，效率上也會快很多，總而言之，就是簡單粗暴。

　　那如何使用克隆呢？這里我們就要介紹我們牛逼哄哄的Object類了，所有的類都是Object類的子類，雖然我們并沒有顯式聲明繼承關(guān)系，但所有類都難逃它的魔掌，它有兩個protected方法，其中一個就是clone方法。

　　下面我來展示一波正確的騷操作：

//要使用克隆方法需要實現(xiàn)Cloneable接口
public class Goods implements Cloneable{
  private String title;
  private double price;

  public Goods(String aTitle, double aPrice){
    title = aTitle;
    price = aPrice;
  }

  public void setPrice(double price) {
    this.price = price;
  }

  public void setTitle(String title) {
    this.title = title;
  }

  public void print(){
    System.out.println("Title:"+title+" Price:"+price);
  }

  //這里重載了接口的clone方法
  @Override
  protected Object clone(){
    Goods g = null;　　　　//這里是異常處理的語句塊，可以先不用了解，只要知道是這樣使用就好，之后的文章中會有詳細(xì)的介紹
    try{
      g = (Goods)super.clone();
    }catch (CloneNotSupportedException e){
      System.out.println(e.toString());
    }
    return g;
  }
}

　　其實修改的地方只有兩個，一個是定義類的時候?qū)崿F(xiàn)了Cloneable接口，關(guān)于接口的知識在之后會有詳細(xì)說明，這里只要簡單理解為是一種規(guī)范就行了，然后我們重載了clone方法，并在里面調(diào)用了父類也就是（Object）的clone方法。可以看到我們并沒有new一個新的對象，而是使用父類的clone方法進(jìn)行克隆，關(guān)于try catch的知識這里不做過多介紹，之后會有文章做詳細(xì)說明，這里只需要理解為try語句塊里是一個可能發(fā)生錯誤的代碼，catch會捕獲這種錯誤并進(jìn)行處理。

　　接下來我們再使用這個類的克隆方法：

public class GoodsTest {
  public static void main(String[] args){
    Goods goodsA = new Goods("GoodsA",20);
    Goods goodsB = (Goods)goodsA.clone();
    System.out.println("Before Change:");
    goodsA.print();
    goodsB.print();

    goodsB.setTitle("GoodsB");
    goodsB.setPrice(50);
    System.out.println("After Change:");
    goodsA.print();
    goodsB.print();
  }
}

　　我們僅僅是把賦值改成了調(diào)用goodsA的clone方法并進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換。輸出如下：

Before Change:
Title:GoodsA Price:20.0
Title:GoodsA Price:20.0
After Change:
Title:GoodsA Price:20.0
Title:GoodsB Price:50.0

　　看，這樣不就達(dá)到我們目的了嗎？是不是很簡單？

　　但是別高興的太早，關(guān)于克隆，還有一點內(nèi)容需要介紹。

　　克隆分為淺克隆和深克隆。我們上面使用的只是淺克隆，那兩者有什么區(qū)別呢？這里再舉一個栗子，使用的是簡化版的Cart類：

public class Cart implements Cloneable{
  //實例域
  Goods goodsList = new Goods("",0);//簡單起見，這里只放了一個商品
  double budget = 0.0;//預(yù)算

  //構(gòu)造函數(shù)
  public Cart(double aBudget){
    budget = aBudget;
  }

  //獲取預(yù)算
  public double getBudget() {
    return budget;
  }

  //修改預(yù)算
  public void setBudget(double aBudget) {
    budget = aBudget;
  }

  //這里只是簡單的將商品進(jìn)行了賦值
  public void addGoods(Goods goods){
    goodsList = (Goods) goods.clone();
  }

  //這是為了演示加上的代碼，僅僅將商品標(biāo)題修改成新標(biāo)題
  public void changeGoodsTitle(String title){
    goodsList.setTitle(title);
  }

  //打印商品信息
  public void print(){
    System.out.print("Cart內(nèi)的預(yù)算信息："+budget+" 商品信息：");
    goodsList.print();
  }

  //重載clone方法
  @Override
  protected Object clone(){
    Cart c = null;
    try{
      c = (Cart)super.clone();
    }catch (CloneNotSupportedException e ){
      e.printStackTrace();
    }
    return c;
  }
}

　　這里將goodsList由數(shù)組改成了單個對象變量，僅僅用于演示方便，還增加了一個changeGoodsTitle方法，用于將商品的標(biāo)題修改成另一個標(biāo)題，接下來修改一下GoodsTest類：

public class GoodsTest {
  public static void main(String[] args){
    Goods goodsA = new Goods("GoodsA",20);//新建一個商品對象
    Cart cartA = new Cart(5000);//新建一個購物車對象
    cartA.addGoods(goodsA);//添加商品
    Cart cartB = (Cart) cartA.clone();//使用淺克隆
　　　　　//輸出修改前信息
    System.out.println("Before Change:");
    cartA.print();
    cartB.print();
　　　　　//修改購物車A中的商品標(biāo)題
    cartA.changeGoodsTitle("NewTitle");　　　　　//重新輸出修改后的信息
    System.out.println("After Change:");
    cartA.print();
    cartB.print();
  }
}

　　輸出信息：

Before Change:
Cart內(nèi)的預(yù)算信息：5000.0 商品信息：Title:GoodsA Price:20.0
Cart內(nèi)的預(yù)算信息：5000.0 商品信息：Title:GoodsA Price:20.0
After Change:
Cart內(nèi)的預(yù)算信息：5000.0 商品信息：Title:NewTitle Price:20.0
Cart內(nèi)的預(yù)算信息：5000.0 商品信息：Title:NewTitle Price:20.0

　　我們發(fā)現(xiàn)，雖然我們調(diào)用的是cartA中的方法修改購物車A中的商品信息，但購物車B中的信息同樣被修改了，這是因為使用淺克隆模式的時候，成員變量如果是對象等復(fù)雜類型時，僅僅使用的是值拷貝，就跟我們之前介紹的那樣，所以cartB雖然是cartA的一個拷貝，但是它們的成員變量goodsList卻共用一個對象，這樣就藕斷絲連了，顯然不是我們想要的效果，這時候就需要使用深拷貝了，只需要將Cart類的clone方法修改一下即可：

  @Override
  protected Object clone(){
    Cart c = null;
    try{
      c = (Cart)super.clone();
      c.goodsList = (Goods) goodsList.clone();//僅僅添加了這段代碼，將商品對象也進(jìn)行了克隆
    }catch (CloneNotSupportedException e ){
      e.printStackTrace();
    }
    return c;
  }

　現(xiàn)在再來運行一下：

Before Change:
Cart內(nèi)的預(yù)算信息：5000.0 商品信息：Title:GoodsA Price:20.0
Cart內(nèi)的預(yù)算信息：5000.0 商品信息：Title:GoodsA Price:20.0
After Change:
Cart內(nèi)的預(yù)算信息：5000.0 商品信息：Title:NewTitle Price:20.0
Cart內(nèi)的預(yù)算信息：5000.0 商品信息：Title:GoodsA Price:20.0

　　這樣就得到了我們想要的結(jié)果了。

　　這樣，對象的拷貝就講完了。

　　嗎？

　　哈哈哈哈，不要崩潰，并沒有，還有一種更復(fù)雜的情況，那就是當(dāng)你的成員變量里也包含引用類型的時候，比如Cart類中有一個CartB類的成員變量，CartB類中同樣存在引用類型的成員變量，這時候，就存在多層克隆的問題了。這里再介紹一個騷操作，只需要了解即可，那就是序列化對象。操作如下：

import java.io.*;

public class Cart implements Serializable{
  //實例域
  Goods goodsList = new Goods("",0);//簡單起見，這里只放了一個商品
  double budget = 0.0;//預(yù)算

  //構(gòu)造函數(shù)
  public Cart(double aBudget){
    budget = aBudget;
  }

  //獲取預(yù)算
  public double getBudget() {
    return budget;
  }

  //修改預(yù)算
  public void setBudget(double aBudget) {
    budget = aBudget;
  }

  //這里只是簡單的將商品進(jìn)行了賦值
  public void addGoods(Goods goods){
    goodsList = (Goods) goods.clone();
  }

  //這是為了演示加上的代碼，僅僅將商品標(biāo)題修改成新標(biāo)題
  public void changeGoodsTitle(String title){
    goodsList.setTitle(title);
  }

  //打印商品信息
  public void print(){
    System.out.print("Cart內(nèi)的預(yù)算信息："+budget+" 商品信息：");
    goodsList.print();
  }
　　//這里是主要是騷操作
  public Object deepClone() throws IOException, OptionalDataException,ClassNotFoundException {
    // 將對象寫到流里
    ByteArrayOutputStream bo = new ByteArrayOutputStream();
    ObjectOutputStream oo = new ObjectOutputStream(bo);
    oo.writeObject(this);
    // 從流里讀出來
    ByteArrayInputStream bi = new ByteArrayInputStream(bo.toByteArray());
    ObjectInputStream oi = new ObjectInputStream(bi);
    return (oi.readObject());
  }
}

　　關(guān)于這種方法我就不多做介紹了，大家只需要知道有這樣一種方法就行了，以后如果遇到了需要使用這種情況，就知道該怎樣處理了。

　　這里總結(jié)一下，對象的克隆就是把一個對象的當(dāng)前狀態(tài)重新拷貝一份到另一個新對象中，兩個對象變量指向不同的對象，淺克隆僅僅調(diào)用super.clone()方法，對成員變量也只是簡單的值拷貝，所以當(dāng)成員變量中有數(shù)組，對象等復(fù)雜類型的時候，就會存在藕斷絲連的混亂關(guān)系，深拷貝不僅僅調(diào)用super.clone()方法進(jìn)行對象拷貝，將對象中的復(fù)雜類型同樣進(jìn)行了拷貝，這樣兩個對象就再無瓜葛，井水不犯河水了。

　　至此，對象的克隆就真正的結(jié)束了，歡迎大家繼續(xù)關(guān)注！如有不懂的問題可以留言。也歡迎各位大佬來批評指正。喜歡我的教程的話記得動動小手點下推薦，也歡迎關(guān)注我的博客。

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