Java 浅拷贝和深拷贝

一看就懂的，java深拷贝浅拷贝

将一个对象的引用复制给另外一个对象，一共有三种方式。第一种方式是直接赋值，第二种方式是浅拷贝，第三种是深拷贝。所以大家知道了哈，这三种概念实际上都是为了拷贝对象啊。

 

1、直接赋值

好，下面我们先看第一种方式，直接赋值。在Java中，A a1 = a2，我们需要理解的是这实际上复制的是引用，也就是说a1和a2指向的是同一个对象。因此，当a1变化的时候，a2里面的成员变量也会跟着变化。各位，请看下面的代码吧！

 

/* 建立类 */
class Resume {
    private String name;  //姓名
    private String sex;   //性别
    private int age;      //年龄
    private String experience; //工作经历  

    public Resume(String name, String sex, int age) {
        this.name = name;
        this.sex = sex;
        this.age = age;
    }  

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }  

    public void setExperience(String experience) {
        this.experience = experience;
    }
    public String getExperience() {
        return experience;
    }  

    public void displayResume() {
        System.out.println("姓名："+name+" 性别："+sex+" 年龄:"+age);
        System.out.println("工作经历："+experience);
    }
}  

public class MainClass {
    public static void main(String[] args) {
        Resume zhangsan = new Resume("zhangsan","男",24);
        zhangsan.setExperience("2009-2013就读于家里蹲大学，精通JAVA,C,C++,C#等代码复制");
        zhangsan.displayResume();
        Resume zhangsan1 = zhangsan;
        zhangsan1.setExperience("2009-2013就读于家里蹲大学，精通JAVA,C,C++,C#等");
        zhangsan.displayResume();
        zhangsan1.displayResume();
    }
}  

程序运行结果

姓名：zhangsan 性别：男 年龄:24
工作经历：2009-2013就读于家里蹲大学，精通JAVA,C,C++,C#等代码复制
姓名：zhangsan 性别：男 年龄:24
工作经历：2009-2013就读于家里蹲大学，精通JAVA,C,C++,C#等
姓名：zhangsan 性别：男 年龄:24
工作经历：2009-2013就读于家里蹲大学，精通JAVA,C,C++,C#等  

在本程序中，生成了一份zhangsan的简历。之后又复制了一份简历zhangsan1，可见zhangsan1中工作经历发生变化时，zhangsan的工作经历也发生了变化。

2、浅拷贝

上面直接赋值的结果，有时候可能并不是我们所想要的。就像我们投简历的时候，可能会根据应聘公司的类型做出相应的调整，如果是投技术类的工作可能会偏技术一点；如果是投国企啊什么之类的，社会经历学生工作什么的可能也是很重要的一部分。所以我们不需要当我们修改一份简历的时候，所有的简历都变调。不然到时候投技术类的公司又得改回来。说了这么多，我们也就是希望，把a1赋值给a2之后，a1和a2能保持独立，不要互相影响。

 

实现上面想法之一的方法就是Object的Clone()函数了。在这里，我们需要了解clone()主要做了些什么，创建一个新对象，然后将当前对象的非静态字段复制到该新对象，如果字段是值类型的，那么对该字段执行复制；如果该字段是引用类型的话，则复制引用但不复制引用的对象。因此，原始对象及其副本引用同一个对象。

好，我们先看这一段话的前一部分，如果字段是值类型，则直接复制。如下面程序所示

 

/* 建立类，实现Clone方法  */
class Resume  implements Cloneable{
    private String name;  //姓名
    private String sex;   //性别
    private int age;      //年龄
    private String experience; //工作经历  

    public Resume(String name, String sex, int age) {
        this.name = name;
        this.sex = sex;
        this.age = age;
    }  

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }  

    public void setExperience(String experience) {
        this.experience = experience;
    }
    public String getExperience() {
        return experience;
    }  

    public void displayResume() {
        System.out.println("姓名："+name+" 性别："+sex+" 年龄:"+age);
        System.out.println("工作经历："+experience);
    }  

    public Object clone() {
        try {
            return (Resume)super.clone();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}  

public class MainClass {
    public static void main(String[] args) {
        Resume zhangsan = new Resume("zhangsan","男",24);
        zhangsan.setExperience("2009-2013就读于家里蹲大学，精通JAVA,C,C++,C#等代码拷贝和粘贴");
        zhangsan.displayResume();
        Resume zhangsan1 = (Resume)zhangsan.clone();
        zhangsan1.setAge(23);
        zhangsan1.displayResume();
        Resume zhangsan2 = (Resume)zhangsan.clone();
        zhangsan2.setExperience("2009-2013就读于家里蹲大学，精通JAVA,C,C++,C#等代码");
        zhangsan2.displayResume();
        zhangsan.displayResume();
    }
}  

程序运行结果

姓名：zhangsan 性别：男 年龄:24
工作经历：2009-2013就读于家里蹲大学，精通JAVA,C,C++,C#等代码拷贝和粘贴
姓名：zhangsan 性别：男 年龄:23
工作经历：2009-2013就读于家里蹲大学，精通JAVA,C,C++,C#等代码拷贝和粘贴
姓名：zhangsan 性别：男 年龄:24
工作经历：2009-2013就读于家里蹲大学，精通JAVA,C,C++,C#等代码
姓名：zhangsan 性别：男 年龄:24
工作经历：2009-2013就读于家里蹲大学，精通JAVA,C,C++,C#等代码拷贝和粘贴  

由程序的运行结果可以看出，我们实现了a1和a2引用的独立。

 

但是什么叫“如果该字段是引用类型的话，则复制引用但不复制引用的对象。因此，原始对象及其副本引用同一个对象。”，到底什么意思？不用着急，我们接下来看下面一段程序：

class Experience {  

    private String educationBackground;
    private String skills;  

    public void setExperience(String educationBackground, String skills) {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        this.educationBackground = educationBackground;
        this.skills = skills;
    }
    public String toString() {
        return educationBackground + skills;
    }
}  

/* 建立类，实现Clone方法  */
class Resume  implements Cloneable{
    private String name;  //姓名
    private String sex;   //性别
    private int age;      //年龄
    private Experience experience; //工作经历  

    public Resume(String name, String sex, int age) {
        this.name = name;
        this.sex = sex;
        this.age = age;
        this.experience = new Experience();
    }  

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }  

    public Experience getExperience() {
        return experience;
    }  

    public void setExperience(String educationBackground, String skills) {
        experience.setExperience(educationBackground, skills);
    }  

    public void displayResume() {
        System.out.println("姓名："+name+" 性别："+sex+" 年龄:"+age);
        System.out.println("工作经历："+experience.toString());
    }  

    public Object clone() {
        try {
            return (Resume)super.clone();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}  

public class MainClass {
    public static void main(String[] args) {
        Resume zhangsan = new Resume("zhangsan","男",24);
        zhangsan.setExperience("2009-2013就读于家里蹲大学","精通JAVA,C,C++,C#等代码拷贝和粘贴");
        zhangsan.displayResume();  

        Resume zhangsan2 = (Resume)zhangsan.clone();
        zhangsan2.setExperience("2009-2013就读于家里蹲大学","精通JAVA,C,C++,C#等");
        zhangsan2.displayResume();
        zhangsan.displayResume();
        zhangsan2.displayResume();
    }
}  

程序运行结果：

姓名：zhangsan 性别：男 年龄:24
工作经历：2009-2013就读于家里蹲大学精通JAVA,C,C++,C#等代码拷贝和粘贴
姓名：zhangsan 性别：男 年龄:24
工作经历：2009-2013就读于家里蹲大学精通JAVA,C,C++,C#等
姓名：zhangsan 性别：男 年龄:24
工作经历：2009-2013就读于家里蹲大学精通JAVA,C,C++,C#等
姓名：zhangsan 性别：男 年龄:24
工作经历：2009-2013就读于家里蹲大学精通JAVA,C,C++,C#等  

我们看一下上面两段程序差异在哪儿，第一段程序的工作经历是作为Resume类的一个普通的成员变量，也就是值属性。而后面一段程序中，工作经历Experience是一个类。结合上面程序的运行结果，我们再来理解“如果该字段是引用类型的话，则复制引用但不复制引用的对象。因此，原始对象及其副本引用同一个对象。”其实也就是说，zhangsan和zhangsan2里面的Experience类指向的是同一个对象嘛！那不管是zhangsan里面的Experience变化，还是zhangsan2里面的Experience变化都会影响另外一个啊。

3、深拷贝

其实出现问题的关键就在于clone()方法上，我们知道该clone()方法是使用Object类的clone()方法，但是该方法存在一个缺陷，它并不会将对象的所有属性全部拷贝过来，而是有选择性的拷贝，基本规则如下：

1、 基本类型

如果变量是基本很类型，则拷贝其值，比如int、float等。

2、 对象

如果变量是一个实例对象，则拷贝其地址引用，也就是说此时新对象与原来对象是公用该实例变量。

3、 String字符串

若变量为String字符串，则拷贝其地址引用。但是在修改时，它会从字符串池中重新生成一个新的字符串，原有紫都城对象保持不变。

基于上面上面的规则，我们很容易发现问题的所在，他们三者公用一个对象，张三修改了该邮件内容，则李四和王五也会修改，所以才会出现上面的情况。对于这种情况我们还是可以解决的，只需要在clone()方法里面新建一个对象，然后张三引用该对象即可：

rotected Person clone() {
        Person person = null;
        try {
            person = (Person) super.clone();
            person.setEmail(new Email(person.getEmail().getObject(),person.getEmail().getContent()));
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return person;
    }

所以：浅拷贝只是Java提供的一种简单的拷贝机制，不便于直接使用。

对于上面的解决方案还是存在一个问题，若我们系统中存在大量的对象是通过拷贝生成的，如果我们每一个类都写一个clone()方法，并将还需要进行深拷贝，新建大量的对象，这个工程是非常大的，这里我们可以利用序列化来实现对象的拷贝。

如何利用序列化来完成对象的拷贝呢？在内存中通过字节流的拷贝是比较容易实现的。把母对象写入到一个字节流中，再从字节流中将其读出来，这样就可以创建一个新的对象了，并且该新对象与母对象之间并不存在引用共享的问题，真正实现对象的深拷贝。

public class CloneUtils {
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <T extends Serializable> T clone(T obj){
        T cloneObj = null;
        try {
            //写入字节流
            ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream obs = new ObjectOutputStream(out);
            obs.writeObject(obj);
            obs.close();

            //分配内存，写入原始对象，生成新对象
            ByteArrayInputStream ios = new ByteArrayInputStream(out.toByteArray());
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(ios);
            //返回生成的新对象
            cloneObj = (T) ois.readObject();
            ois.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return cloneObj;
    }
}

使用该工具类的对象必须要实现Serializable接口，否则是没有办法实现克隆的。

public class Person implements Serializable{
    private static final long serialVersionUID = 2631590509760908280L;

    ..................
    //去除clone()方法

}

public class Email implements Serializable{
    private static final long serialVersionUID = 1267293988171991494L;

    ....................
}

所以使用该工具类的对象只要实现Serializable接口就可实现对象的克隆，无须继承Cloneable接口实现clone()方法。

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //写封邮件
        Email email = new Email("请参加会议","请与今天12:30到二会议室参加会议...");

        Person person1 =  new Person("张三",email);

        Person person2 =  CloneUtils.clone(person1);
        person2.setName("李四");
        Person person3 =  CloneUtils.clone(person1);
        person3.setName("王五");
        person1.getEmail().setContent("请与今天12:00到二会议室参加会议...");

        System.out.println(person1.getName() + "的邮件内容是：" + person1.getEmail().getContent());
        System.out.println(person2.getName() + "的邮件内容是：" + person2.getEmail().getContent());
        System.out.println(person3.getName() + "的邮件内容是：" + person3.getEmail().getContent());
    }
}
-------------------
Output:
张三的邮件内容是：请与今天12:00到二会议室参加会议...
李四的邮件内容是：请与今天12:30到二会议室参加会议...
王五的邮件内容是：请与今天12:30到二会议室参加会议...