浅谈Java中的深拷贝和浅拷贝

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假如说你想复制一个简单变量。很简单：

int apples = 5;
int pears = apples;

不仅仅是int类型，其它七种原始数据类型(boolean,char,byte,short,float,double.long)同样适用于该类情况。

但是如果你复制的是一个对象，情况就有些复杂了。

假设说我是一个beginner，我会这样写：

class Student {
    private int number;  

    public int getNumber() {
        return number;
    }  

    public void setNumber(int number) {
        this.number = number;
    }  

}
public class Test {  

    public static void main(String args[]) {  

        Student stu1 = new Student();
        stu1.setNumber(12345);
        Student stu2 = stu1;  

        System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
        System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());
    }
}

学生1:12345
学生2:12345

这里我们自定义了一个学生类，该类只有一个number字段。

我们新建了一个学生实例，然后将该值赋值给stu2实例。(Student stu2 = stu1;)

再看看打印结果，作为一个新手，拍了拍胸腹，对象复制不过如此，

难道真的是这样吗？

我们试着改变stu2实例的number字段，再打印结果看看：

stu2.setNumber(54321);

System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());

打印结果:

学生1:54321
学生2:54321

这就怪了，为什么改变学生2的学号，学生1的学号也发生了变化呢？

原因出在(stu2 = stu1) 这一句。该语句的作用是将stu1的引用赋值给stu2，

这样，stu1和stu2指向内存堆中同一个对象。如图：

那么，怎样才能达到复制一个对象呢？

是否记得万类之王Object。它有11个方法，有两个protected的方法，其中一个为clone方法。

该方法的签名是：

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

因为每个类直接或间接的父类都是Object，因此它们都含有clone()方法，但是因为该方法是protected，所以都不能在类外进行访问。

要想对一个对象进行复制，就需要对clone方法覆盖。

一般步骤是（浅复制）：

1. 被复制的类需要实现Clonenable接口（不实现的话在调用clone方法会抛出CloneNotSupportedException异常) 该接口为标记接口(不含任何方法)
2. 覆盖clone()方法，访问修饰符设为public。方法中调用super.clone()方法得到需要的复制对象，（native为本地方法)
   
   下面对上面那个方法进行改造：

class Student implements Cloneable{
    private int number;  

    public int getNumber() {
        return number;
    }  

    public void setNumber(int number) {
        this.number = number;
    }  

    @Override
    public Object clone() {
        Student stu = null;
        try{
            stu = (Student)super.clone();
        }catch(CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return stu;
    }
}
public class Test {  

    public static void main(String args[]) {  

        Student stu1 = new Student();
        stu1.setNumber(12345);
        Student stu2 = (Student)stu1.clone();  

        System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
        System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());  

        stu2.setNumber(54321);  

        System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
        System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());
    }
}

打印结果：

学生1:12345
学生2:12345
学生1:12345
学生2:54321

如果你还不相信这两个对象不是同一个对象，那么你可以看看这一句：

System.out.println(stu1 == stu2); // false

上面的复制被称为浅复制(Shallow Copy)，还有一种稍微复杂的深度复制(deep copy)：

我们在学生类里再加一个Address类。

class Address  {
    private String add;  

    public String getAdd() {
        return add;
    }  

    public void setAdd(String add) {
        this.add = add;
    }  

}  

class Student implements Cloneable{
    private int number;  

    private Address addr;  

    public Address getAddr() {
        return addr;
    }  

    public void setAddr(Address addr) {
        this.addr = addr;
    }  

    public int getNumber() {
        return number;
    }  

    public void setNumber(int number) {
        this.number = number;
    }  

    @Override
    public Object clone() {
        Student stu = null;
        try{
            stu = (Student)super.clone();
        }catch(CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return stu;
    }
}
public class Test {  

    public static void main(String args[]) {  

        Address addr = new Address();
        addr.setAdd("杭州市");
        Student stu1 = new Student();
        stu1.setNumber(123);
        stu1.setAddr(addr);  

        Student stu2 = (Student)stu1.clone();  

        System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
        System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());
    }
}

打印结果：

学生1:123,地址:杭州市
学生2:123,地址:杭州市

乍一看没什么问题，真的是这样吗？

我们在main方法中试着改变addr实例的地址。

addr.setAdd("西湖区");  

System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());

打印结果：

学生1:123,地址:杭州市
学生2:123,地址:杭州市
学生1:123,地址:西湖区
学生2:123,地址:西湖区

这就奇怪了，怎么两个学生的地址都改变了？

原因是浅复制只是复制了addr变量的引用，并没有真正的开辟另一块空间，将值复制后再将引用返回给新对象。

所以，为了达到真正的复制对象，而不是纯粹引用复制。我们需要将Address类可复制化，并且修改clone方法，完整代码如下：

package abc;  

class Address implements Cloneable {
    private String add;  

    public String getAdd() {
        return add;
    }  

    public void setAdd(String add) {
        this.add = add;
    }  

    @Override
    public Object clone() {
        Address addr = null;
        try{
            addr = (Address)super.clone();
        }catch(CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return addr;
    }
}  

class Student implements Cloneable{
    private int number;  

    private Address addr;  

    public Address getAddr() {
        return addr;
    }  

    public void setAddr(Address addr) {
        this.addr = addr;
    }  

    public int getNumber() {
        return number;
    }  

    public void setNumber(int number) {
        this.number = number;
    }  

    @Override
    public Object clone() {
        Student stu = null;
        try{
            stu = (Student)super.clone();   //浅复制
        }catch(CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        stu.addr = (Address)addr.clone();   //深度复制
        return stu;
    }
}
public class Test {  

    public static void main(String args[]) {  

        Address addr = new Address();
        addr.setAdd("杭州市");
        Student stu1 = new Student();
        stu1.setNumber(123);
        stu1.setAddr(addr);  

        Student stu2 = (Student)stu1.clone();  

        System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
        System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());  

        addr.setAdd("西湖区");  

        System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
        System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());
    }
}

打印结果：

学生1:123,地址:杭州市
学生2:123,地址:杭州市
学生1:123,地址:西湖区
学生2:123,地址:杭州市

这样结果就符合我们的想法了。

最后我们可以看看API里其中一个实现了clone方法的类：

java.util.Date:

/**
 * Return a copy of this object.
 */
public Object clone() {
    Date d = null;
    try {
        d = (Date)super.clone();
        if (cdate != null) {
            d.cdate = (BaseCalendar.Date) cdate.clone();
        }
    } catch (CloneNotSupportedException e) {} // Won't happen
    return d;
}

该类其实也属于深度复制。