關(guān)于Java的深拷貝和淺拷貝，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是創(chuàng)建一個(gè)和已知對(duì)象一模一樣的對(duì)象。可能日常編碼過(guò)程中用的不多，但是這是一個(gè)面試經(jīng)常會(huì)問(wèn)的問(wèn)題，而且了解深拷貝和淺拷貝的原理，對(duì)于Java中的所謂值傳遞或者引用傳遞將會(huì)有更深的理解。

1、創(chuàng)建對(duì)象的5種方式

①、通過(guò) new 關(guān)鍵字

這是最常用的一種方式，通過(guò) new 關(guān)鍵字調(diào)用類(lèi)的有參或無(wú)參構(gòu)造方法來(lái)創(chuàng)建對(duì)象。比如 Object obj = new Object();

②、通過(guò) Class 類(lèi)的 newInstance() 方法

這種默認(rèn)是調(diào)用類(lèi)的無(wú)參構(gòu)造方法創(chuàng)建對(duì)象。比如Person p2 = (Person) Class.forName("com.ys.test.Person").newInstance();

③、通過(guò)Constructor 類(lèi)的 newInstance 方法

這和第二種方法類(lèi)時(shí)，都是通過(guò)反射來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)java.lang.relect.Constructor 類(lèi)的newInstance() 方法指定某個(gè)構(gòu)造器來(lái)創(chuàng)建對(duì)象。

Person p3 = (Person) Person.class.getConstructors()[0].newInstance();

實(shí)際上第二種方法利用 Class 的 newInstance() 方法創(chuàng)建對(duì)象，其內(nèi)部調(diào)用還是 Constructor 的 newInstance() 方法。

④、利用 Clone 方法

Clone 是 Object 類(lèi)中的一個(gè)方法，通過(guò) 對(duì)象A.clone() 方法會(huì)創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)容和對(duì)象 A 一模一樣的對(duì)象 B，clone 克隆，顧名思義就是創(chuàng)建一個(gè)一模一樣的對(duì)象出來(lái)。

Person p4 = (Person) p3.clone();

⑤、反序列化

序列化是把堆內(nèi)存中的 Java 對(duì)象數(shù)據(jù)，通過(guò)某種方式把對(duì)象存儲(chǔ)到磁盤(pán)文件中或者傳遞給其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（在網(wǎng)絡(luò)上傳輸）。而反序列化則是把磁盤(pán)文件中的對(duì)象數(shù)據(jù)或者把網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的對(duì)象數(shù)據(jù)，恢復(fù)成Java對(duì)象模型的過(guò)程。

具體如何實(shí)現(xiàn)可以參考我這篇博文。

2、Clone 方法

本篇博客我們講解的是 Java 的深拷貝和淺拷貝，其實(shí)現(xiàn)方式正是通過(guò)調(diào)用 Object 類(lèi)的 clone() 方法來(lái)完成。在 Object.class 類(lèi)中，源碼為：

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

這是一個(gè)用 native 關(guān)鍵字修飾的方法，關(guān)于native關(guān)鍵字有一篇博客專門(mén)有介紹，不理解也沒(méi)關(guān)系，只需要知道用 native 修飾的方法就是告訴操作系統(tǒng)，這個(gè)方法我不實(shí)現(xiàn)了，讓操作系統(tǒng)去實(shí)現(xiàn)。具體怎么實(shí)現(xiàn)我們不需要了解，只需要知道 clone方法的作用就是復(fù)制對(duì)象，產(chǎn)生一個(gè)新的對(duì)象。那么這個(gè)新的對(duì)象和原對(duì)象是什么關(guān)系呢？

3、基本類(lèi)型和引用類(lèi)型

這里再給大家普及一個(gè)概念，在 Java 中基本類(lèi)型和引用類(lèi)型的區(qū)別。

在 Java 中數(shù)據(jù)類(lèi)型可以分為兩大類(lèi)：基本類(lèi)型和引用類(lèi)型。

基本類(lèi)型也稱為值類(lèi)型，分別是字符類(lèi)型 char，布爾類(lèi)型 boolean以及數(shù)值類(lèi)型 byte、short、int、long、float、double。

引用類(lèi)型則包括類(lèi)、接口、數(shù)組、枚舉等。

Java 將內(nèi)存空間分為堆和棧?；绢?lèi)型直接在棧中存儲(chǔ)數(shù)值，而引用類(lèi)型是將引用放在棧中，實(shí)際存儲(chǔ)的值是放在堆中，通過(guò)棧中的引用指向堆中存放的數(shù)據(jù)?！　?/p>

上圖定義的 a 和 b 都是基本類(lèi)型，其值是直接存放在棧中的；而 c 和 d 是 String 聲明的，這是一個(gè)引用類(lèi)型，引用地址是存放在 棧中，然后指向堆的內(nèi)存空間。

下面 d = c；這條語(yǔ)句表示將 c 的引用賦值給 d，那么 c 和 d 將指向同一塊堆內(nèi)存空間。

4、淺拷貝

我們看如下這段代碼：

package com.ys.test;
public class Person implements Cloneable{
    public String pname;
    public int page;
    public Address address;
    public Person() {}
    public Person(String pname,int page){
        this.pname = pname;
        this.page = page;
        this.address = new Address();
    }
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
    public void setAddress(String provices,String city ){
        address.setAddress(provices, city);
    }
    public void display(String name){
        System.out.println(name+":"+"pname=" + pname + ", page=" + page +","+ address);
    }
    public String getPname() {
        return pname;
    }
    public void setPname(String pname) {
        this.pname = pname;
    }
    public int getPage() {
        return page;
    }
    public void setPage(int page) {
        this.page = page;
    }
}

package com.ys.test;
public class Address {
    private String provices;
    private String city;
    public void setAddress(String provices,String city){
        this.provices = provices;
        this.city = city;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Address [provices=" + provices + ", city=" + city + "]";
    }
}

這是一個(gè)我們要進(jìn)行賦值的原始類(lèi) Person。下面我們產(chǎn)生一個(gè) Person 對(duì)象，并調(diào)用其 clone 方法復(fù)制一個(gè)新的對(duì)象。

注意：調(diào)用對(duì)象的 clone 方法，必須要讓類(lèi)實(shí)現(xiàn)Cloneable 接口，并且覆寫(xiě) clone 方法。

測(cè)試：

@Test
public void testShallowClone() throws Exception{
    Person p1 = new Person("zhangsan",21);
    p1.setAddress("湖北省", "武漢市");
    Person p2 = (Person) p1.clone();
    System.out.println("p1:"+p1);
    System.out.println("p1.getPname:"+p1.getPname().hashCode());
    System.out.println("p2:"+p2);
    System.out.println("p2.getPname:"+p2.getPname().hashCode());
    p1.display("p1");
    p2.display("p2");
    p2.setAddress("湖北省", "荊州市");
    System.out.println("將復(fù)制之后的對(duì)象地址修改：");
    p1.display("p1");
    p2.display("p2");
}

打印結(jié)果為：

首先看原始類(lèi) Person 實(shí)現(xiàn)Cloneable 接口，并且覆寫(xiě) clone 方法,它還有三個(gè)屬性，一個(gè)引用類(lèi)型 String定義的 pname，一個(gè)基本類(lèi)型 int定義的 page，還有一個(gè)引用類(lèi)型 Address ，這是一個(gè)自定義類(lèi)，這個(gè)類(lèi)也包含兩個(gè)屬性 pprovices 和 city 。

接著看測(cè)試內(nèi)容，首先我們創(chuàng)建一個(gè)Person 類(lèi)的對(duì)象 p1，其pname 為zhangsan,page為21，地址類(lèi) Address 兩個(gè)屬性為 湖北省和武漢市。接著我們調(diào)用 clone() 方法復(fù)制另一個(gè)對(duì)象 p2，接著打印這兩個(gè)對(duì)象的內(nèi)容。

從第 1 行和第 3 行打印結(jié)果:

p1:com.ys.test.Person@349319f9

p2:com.ys.test.Person@258e4566

可以看出這是兩個(gè)不同的對(duì)象。

從第 5 行和第 6 行打印的對(duì)象內(nèi)容看，原對(duì)象 p1 和克隆出來(lái)的對(duì)象 p2 內(nèi)容完全相同。

代碼中我們只是更改了克隆對(duì)象 p2 的屬性 Address 為湖北省荊州市（原對(duì)象 p1 是湖北省武漢市） ，但是從第 7 行和第 8 行打印結(jié)果來(lái)看，原對(duì)象 p1 和克隆對(duì)象 p2 的 Address 屬性都被修改了。

也就是說(shuō)對(duì)象 Person 的屬性 Address，經(jīng)過(guò) clone 之后，其實(shí)只是復(fù)制了其引用，他們指向的還是同一塊堆內(nèi)存空間，當(dāng)修改其中一個(gè)對(duì)象的屬性 Address，另一個(gè)也會(huì)跟著變化?！　?/p>

淺拷貝：創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象，然后將當(dāng)前對(duì)象的非靜態(tài)字段復(fù)制到該新對(duì)象，如果字段是值類(lèi)型的，那么對(duì)該字段執(zhí)行復(fù)制；如果該字段是引用類(lèi)型的話，則復(fù)制引用但不復(fù)制引用的對(duì)象。因此，原始對(duì)象及其副本引用同一個(gè)對(duì)象。

5、深拷貝

弄清楚了淺拷貝，那么深拷貝就很容易理解了。

深拷貝：創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象，然后將當(dāng)前對(duì)象的非靜態(tài)字段復(fù)制到該新對(duì)象，無(wú)論該字段是值類(lèi)型的還是引用類(lèi)型，都復(fù)制獨(dú)立的一份。當(dāng)你修改其中一個(gè)對(duì)象的任何內(nèi)容時(shí)，都不會(huì)影響另一個(gè)對(duì)象的內(nèi)容。

那么該如何實(shí)現(xiàn)深拷貝呢？Object 類(lèi)提供的 clone 是只能實(shí)現(xiàn) 淺拷貝的。

6、如何實(shí)現(xiàn)深拷貝？

深拷貝的原理我們知道了，就是要讓原始對(duì)象和克隆之后的對(duì)象所具有的引用類(lèi)型屬性不是指向同一塊堆內(nèi)存，這里有三種實(shí)現(xiàn)思路。

①、讓每個(gè)引用類(lèi)型屬性內(nèi)部都重寫(xiě)clone() 方法

既然引用類(lèi)型不能實(shí)現(xiàn)深拷貝，那么我們將每個(gè)引用類(lèi)型都拆分為基本類(lèi)型，分別進(jìn)行淺拷貝。比如上面的例子，Person 類(lèi)有一個(gè)引用類(lèi)型 Address(其實(shí)String 也是引用類(lèi)型，但是String類(lèi)型有點(diǎn)特殊，后面會(huì)詳細(xì)講解)，我們?cè)?Address 類(lèi)內(nèi)部也重寫(xiě) clone 方法。如下：

Address.class:

package com.ys.test;
public class Address implements Cloneable{
    private String provices;
    private String city;
    public void setAddress(String provices,String city){
        this.provices = provices;
        this.city = city;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Address [provices=" + provices + ", city=" + city + "]";
    }
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

Person.class 的 clone() 方法：

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

測(cè)試還是和上面一樣，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)更改了p2對(duì)象的Address屬性，p1 對(duì)象的 Address 屬性并沒(méi)有變化。

但是這種做法有個(gè)弊端，這里我們Person 類(lèi)只有一個(gè) Address 引用類(lèi)型，而 Address 類(lèi)沒(méi)有，所以我們只用重寫(xiě) Address 類(lèi)的clone 方法，但是如果 Address 類(lèi)也存在一個(gè)引用類(lèi)型，那么我們也要重寫(xiě)其clone 方法，這樣下去，有多少個(gè)引用類(lèi)型，我們就要重寫(xiě)多少次，如果存在很多引用類(lèi)型，那么代碼量顯然會(huì)很大，所以這種方法不太合適。

②、利用序列化

序列化是將對(duì)象寫(xiě)到流中便于傳輸，而反序列化則是把對(duì)象從流中讀取出來(lái)。這里寫(xiě)到流中的對(duì)象則是原始對(duì)象的一個(gè)拷貝，因?yàn)樵紝?duì)象還存在 JVM 中，所以我們可以利用對(duì)象的序列化產(chǎn)生克隆對(duì)象，然后通過(guò)反序列化獲取這個(gè)對(duì)象。

注意每個(gè)需要序列化的類(lèi)都要實(shí)現(xiàn)Serializable 接口，如果有某個(gè)屬性不需要序列化，可以將其聲明為transient，即將其排除在克隆屬性之外。

//深度拷貝
public Object deepClone() throws Exception{
    // 序列化
    ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
    oos.writeObject(this);
    // 反序列化
    ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
    return ois.readObject();
}

因?yàn)樾蛄谢a(chǎn)生的是兩個(gè)完全獨(dú)立的對(duì)象，所有無(wú)論嵌套多少個(gè)引用類(lèi)型，序列化都是能實(shí)現(xiàn)深拷貝的。

總結(jié)

本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來(lái)幫助，也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容!

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