浅析Java中的深拷贝和浅拷

 

浅析Java中的深拷贝和浅拷贝

原文链接：

http://blog.csdn.net/tounaobun/article/details/8491392

假如说你想复制一个简单变量。很简单：

1. int apples = 5;
2. 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：

1. class Student {
2. private int number;
3. public int getNumber() {
4. return number;
5. }
6. public void setNumber(int number) {
7. this.number = number;
8. }
9. }
10. public class Test {
11. public static void main(String args[]) {
12. Student stu1 = new Student();
13. stu1.setNumber(12345);
14. Student stu2 = stu1;
15. System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
16. System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());
17. }
18. }

打印结果：

1. 学生1:12345
2. 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：

1. stu2.setNumber(54321);
2. System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
3. System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());

打印结果:

1. 学生1:54321
2. 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：

1. class Student implements Cloneable{
2. private int number;
3. public int getNumber() {
4. return number;
5. }
6. public void setNumber(int number) {
7. this.number = number;
8. }
9. @Override
10. public Object clone() {
11. Student stu = null;
12. try{
13. stu = (Student)super.clone();
14. }catch(CloneNotSupportedException e) {
15. e.printStackTrace();
16. }
17. return stu;
18. }
19. }
20. public class Test {
21. public static void main(String args[]) {
22. Student stu1 = new Student();
23. stu1.setNumber(12345);
24. Student stu2 = (Student)stu1.clone();
25. System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
26. System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());
27. stu2.setNumber(54321);
28. System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
29. System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());
30. }
31. }

打印结果：

[plain] view plaincopyprint?

1. 学生1:12345
2. 学生2:12345
3. 学生1:12345
4. 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：

1. 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。

1. class Address  {
2. private String add;
3. public String getAdd() {
4. return add;
5. }
6. public void setAdd(String add) {
7. this.add = add;
8. }
9. }
10. class Student implements Cloneable{
11. private int number;
12. private Address addr;
13. public Address getAddr() {
14. return addr;
15. }
16. public void setAddr(Address addr) {
17. this.addr = addr;
18. }
19. public int getNumber() {
20. return number;
21. }
22. public void setNumber(int number) {
23. this.number = number;
24. }
25. @Override
26. public Object clone() {
27. Student stu = null;
28. try{
29. stu = (Student)super.clone();
30. }catch(CloneNotSupportedException e) {
31. e.printStackTrace();
32. }
33. return stu;
34. }
35. }
36. public class Test {
37. public static void main(String args[]) {
38. Address addr = new Address();
39. addr.setAdd("杭州市");
40. Student stu1 = new Student();
41. stu1.setNumber(123);
42. stu1.setAddr(addr);
43. Student stu2 = (Student)stu1.clone();
44. System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
45. System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());
46. }
47. }

打印结果：

1. 学生1:123,地址:杭州市
2. 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。

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

打印结果：

1. 学生1:123,地址:杭州市
2. 学生2:123,地址:杭州市
3. 学生1:123,地址:西湖区
4. 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：

1. package abc;
2. class Address implements Cloneable {
3. private String add;
4. public String getAdd() {
5. return add;
6. }
7. public void setAdd(String add) {
8. this.add = add;
9. }
10. @Override
11. public Object clone() {
12. Address addr = null;
13. try{
14. addr = (Address)super.clone();
15. }catch(CloneNotSupportedException e) {
16. e.printStackTrace();
17. }
18. return addr;
19. }
20. }
21. class Student implements Cloneable{
22. private int number;
23. private Address addr;
24. public Address getAddr() {
25. return addr;
26. }
27. public void setAddr(Address addr) {
28. this.addr = addr;
29. }
30. public int getNumber() {
31. return number;
32. }
33. public void setNumber(int number) {
34. this.number = number;
35. }
36. @Override
37. public Object clone() {
38. Student stu = null;
39. try{
40. stu = (Student)super.clone();   //浅复制
41. }catch(CloneNotSupportedException e) {
42. e.printStackTrace();
43. }
44. stu.addr = (Address)addr.clone();   //深度复制
45. return stu;
46. }
47. }
48. public class Test {
49. public static void main(String args[]) {
50. Address addr = new Address();
51. addr.setAdd("杭州市");
52. Student stu1 = new Student();
53. stu1.setNumber(123);
54. stu1.setAddr(addr);
55. Student stu2 = (Student)stu1.clone();
56. System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
57. System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());
58. addr.setAdd("西湖区");
59. System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
60. System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());
61. }
62. }

打印结果：

1. 学生1:123,地址:杭州市
2. 学生2:123,地址:杭州市
3. 学生1:123,地址:西湖区
4. 学生2:123,地址:杭州市

这样结果就符合我们的想法了。

总结：浅拷贝是指在拷贝对象时，对于基本数据类型的变量会重新复制一份，而对于引用类型的变量只是对引用进行拷贝，

没有对引用指向的对象进行拷贝。

而深拷贝是指在拷贝对象时，同时会对引用指向的对象进行拷贝。

区别就在于是否对  对象中的引用变量所指向的对象进行拷贝。

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:

1. /**
2. * Return a copy of this object.
3. */
4. public Object clone() {
5. Date d = null;
6. try {
7. d = (Date)super.clone();
8. if (cdate != null) {
9. d.cdate = (BaseCalendar.Date) cdate.clone();
10. }
11. } catch (CloneNotSupportedException e) {} // Won't happen
12. return d;
13. }

该类其实也属于深度复制。