深入理解Java中的克隆
前言
Java克隆(Clone)是Java語言的特性之一，但在實際中應用比較少見。但有時候用克隆會更方便更有效率。
對于克隆(Clone)，Java有一些限制：
1、被克隆的類必須自己實現Cloneable 接口，以指示 Object.clone() 方法可以合法地對該類實例進行按字段復制。Cloneable 接口實際上是個標識接口，沒有任何接口方法。
2、實現Cloneable接口的類應該使用公共方法重寫 Object.clone（它是受保護的）。某個對象實現了此接口就克隆它是不可能的。即使 clone 方法是反射性調用的，也無法保證它將獲得成功。
3、在Java.lang.Object類中克隆方法是這么定義的：
protected Object clone()
throws CloneNotSupportedException
創(chuàng)建并返回此對象的一個副本。表明是一個受保護的方法，同一個包中可見。
按照慣例，返回的對象應該通過調用 super.clone 獲得。
Java中的賦值
在Java中，賦值是很常用的，一個簡單的賦值如下
//原始類型 int a = 1; int b = a; //引用類型 String[] weekdays = new String[5]; String[] gongzuori = weekdays;//僅拷貝引用
在上述代碼中。
1、如果是原始數據類型，賦值傳遞的為真實的值
2、如果是引用數據類型，賦值傳遞的為對象的引用，而不是對象。
了解了數據類型和引用類型的這個區(qū)別，便于我們了解clone。
Clone
在Java中，clone是將已有對象在內存中復制出另一個與之相同的對象的過程。java中的克隆為逐域復制。
在Java中想要支持clone方法，需要首先實現Cloneable接口
Cloneable其實是有點奇怪的，它不同與我們常用到的接口，它內部不包含任何方法，它僅僅是一個標記接口。
其源碼如下
public interface Cloneable {
}
關于cloneable，需要注意的
1、如果想要支持clone，就需要實現Cloneable 接口
2、如果沒有實現Cloneable接口的調用clone方法，會拋出CloneNotSupportedException異常。
然后是重寫clone方法，并修改成public訪問級別
static class CloneableImp implements Cloneable {
public int count;
public Child child;
@Override
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
調用clone方法復制對象
CloneableImp imp1 = new CloneableImp();
imp1.child = new Child("Andy");
try {
Object obj = imp1.clone();
CloneableImp imp2 = (CloneableImp)obj;
System.out.println("main imp2.child.name=" + imp2.child.name);
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
淺拷貝
上面的代碼實現的clone實際上是屬于淺拷貝（Shallow Copy）。
關于淺拷貝，你該了解的
1、使用默認的clone方法
2、對于原始數據域進行值拷貝
3、對于引用類型僅拷貝引用
4、執(zhí)行快，效率高
5、不能做到數據的100%分離。
6、如果一個對象只包含原始數據域或者不可變對象域，推薦使用淺拷貝。
關于無法做到數據分離，我們可以使用這段代碼驗證
CloneableImp imp1 = new CloneableImp();
imp1.child = new Child("Andy");
try {
Object obj = imp1.clone();
CloneableImp imp2 = (CloneableImp)obj;
imp2.child.name = "Bob";
System.out.println("main imp1.child.name=" + imp1.child.name);
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
上述代碼我們使用了imp1的clone方法克隆出imp2,然后修改 imp2.child.name 為 Bob,然后打印imp1.child.name 得到的結果是
main imp1.child.name=Bob
原因是淺拷貝并沒有做到數據的100%分離，imp1和imp2共享同一個Child對象，所以一個修改會影響到另一個。
深拷貝
深拷貝可以解決數據100%分離的問題。只需要對上面代碼進行一些修改即可。
1、Child實現Cloneable接口。
public class Child implements Cloneable{
public String name;
public Child(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Child [name=" + name + "]";
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
2.重寫clone方法，調用數據域的clone方法。
static class CloneableImp implements Cloneable {
public int count;
public Child child;
@Override
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
CloneableImp obj = (CloneableImp)super.clone();
obj.child = (Child) child.clone();
return obj;
}
}
當我們再次修改imp2.child.name就不會影響到imp1.child.name的值了，因為imp1和imp2各自擁有自己的child對象，因為做到了數據的100%隔離。
關于深拷貝的一些特點
1、需要重寫clone方法，不僅僅只調用父類的方法，還需調用屬性的clone方法
2、做到了原對象與克隆對象之間100%數據分離
3、如果是對象存在引用類型的屬性，建議使用深拷貝
4、深拷貝比淺拷貝要更加耗時，效率更低
為什么使用克隆
很重要并且常見的常見就是：某個API需要提供一個List集合，但是又不希望調用者的修改影響到自身的變化，因此需要克隆一份對象，以此達到數據隔離的目的。
應盡量避免clone
1.通常情況下，實現接口是為了表明類可以為它的客戶做些什么，而Cloneable僅僅是一個標記接口，而且還改變了超類中的手保護的方法的行為，是接口的一種極端非典型的用法，不值得效仿。
2.Clone方法約定及其脆弱 clone方法的Javadoc描述有點曖昧模糊，如下為 Java SE8的約定
clone方法創(chuàng)建并返回該對象的一個拷貝。而拷貝的精確含義取決于該對象的類。一般的含義是，對于任何對象x，表達式
x.clone() != x 為 true x.clone().getClass() == x.getClass() 也返回true，但非必須 x.clone().equals(x) 也返回true，但也不是必須的
上面的第二個和第三個表達式很容易就返回false。因而唯一能保證永久為true的就是表達式一，即兩個對象為獨立的對象。
3.可變對象final域 在克隆方法中，如果我們需要對可變對象的final域也進行拷貝，由于final的限制，所以實際上是無法編譯通過的。因此為了實現克隆，我們需要考慮舍去該可變對象域的final關鍵字。
4.線程安全 如果你決定用線程安全的類實現Cloneable接口，需要保證它的clone方法做好同步工作。默認的Object.clone方法是沒有做同步的。
總的來說，java中的clone方法實際上并不是完善的，建議盡量避免使用。如下是一些替代方案。
Copy constructors
使用復制構造器也可以實現對象的拷貝。
1、復制構造器也是構造器的一種
2、只接受一個參數，參數類型為當前的類
3、目的是生成一個與參數相同的新對象
4、復制構造器相比clone方法的優(yōu)勢是簡單，易于實現。
一段使用了復制構造器的代碼示例
public class Car {
Wheel wheel;
String manufacturer;
public Car(Wheel wheel, String manufacturer) {
this.wheel = wheel;
this.manufacturer = manufacturer;
}
//copy constructor
public Car(Car car) {
this(car.wheel, car.manufacturer);
}
public static class Wheel {
String brand;
}
}
注意，上面的代碼實現為淺拷貝，如果想要實現深拷貝，參考如下代碼
//copy constructor
public Car(Car car) {
Wheel wheel = new Wheel();
wheel.brand = car.wheel.brand;
this.wheel = wheel;
this.manufacturer = car.manufacturer;
}
為了更加便捷，我們還可以為上述類增加一個靜態(tài)的方法
public static Car newInstance(Car car) {
return new Car(car);
}
使用Serializable實現深拷貝
其實，使用序列化也可以實現對象的深拷貝。簡略代碼如下
public class DeepCopyExample implements Serializable{
private static final long serialVersionUID = 6098694917984051357L;
public Child child;
public DeepCopyExample copy() {
DeepCopyExample copy = null;
try {
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baos);
oos.writeObject(this);
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais);
copy = (DeepCopyExample) ois.readObject();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
return copy;
}
}
其中，Child必須實現Serializable接口
public class Child implements Serializable{
private static final long serialVersionUID = 6832122780722711261L;
public String name = "";
public Child(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Child [name=" + name + "]";
}
}
使用示例兼測試代碼
DeepCopyExample example = new DeepCopyExample();
example.child = new Child("Example");
DeepCopyExample copy = example.copy();
if (copy != null) {
copy.child.name = "Copied";
System.out.println("example.child=" + example.child + ";copy.child=" + copy.child);
}
//輸出結果：example.child=Child [name=Example];copy.child=Child [name=Copied]
由輸出結果來看，copy對象的child值修改不影響example對象的child值，即使用序列化可以實現對象的深拷貝。
總結
以上就是Java中克隆的全部內容，希望本文對大家學習Java能有所幫助。
相關文章
這篇文章主要介紹了SpringCloud之Zuul網關原理及其配置講解，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。如有錯誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教2022-03-03
這篇文章主要介紹了Mysql字段和java實體類屬性類型匹配方式，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。如有錯誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教2021-07-07
Spring Boot FeignClient 如何捕獲業(yè)務異常信息
這篇文章主要介紹了Spring Boot FeignClient 如何捕獲業(yè)務異常信息的操作，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。如有錯誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教2021-06-06
這篇文章主要介紹了Spring cloud Eureka注冊中心搭建的方法，小編覺得挺不錯的，現在分享給大家，也給大家做個參考。一起跟隨小編過來看看吧2018-04-04
函數式接口(Functional Interface)就是一個有且僅有一個抽象方法，但是可以有多個非抽象方法的接口。接下來通過本文給大家介紹Java 8 Function函數式接口及函數式接口實例代碼,需要的朋友可以參考下2018-05-05
Springboot項目升級2.2.x升至2.7.x的示例代碼
本文主要介紹了Springboot項目升級2.2.x升至2.7.x的示例代碼,會有很多的坑,具有一定的參考價值,感興趣的可以了解一下2023-09-09
這篇文章主要介紹了Java_Spring中基于XML的AOP配置，上篇講到的是基于注解的AOP配置，對XML感興趣的同學可以參考閱讀本文2023-04-04
橋梁模式是對象的結構模式。又稱為柄體(Handle and Body)模式或接口(Interface)模式。本文將通過示例來詳細講解一下這個模式，感興趣的可以學習一下2022-02-02
注解（Annotation），也叫元數據。一種代碼級別的說明。它是JDK1.5及以后版本引入的一個特性，與類、接口、枚舉是在同一個層次。本文將通過示例詳解Java如何實現自定義注解，需要的可以參考一下2022-06-06
這篇文章主要介紹了Spring Boot2.3 新特性分層JAR的使用，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧2020-06-06