Java拷贝——深拷贝与浅拷贝

深拷贝和浅拷贝

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值类型 vs 引用类型

在Java中，像数组、类Class、枚举Enum、Integer包装类等等，就是典型的引用类型，所以操作时一般来说采用的也是引用传递的方式；

但是Java的语言级基础数据类型，诸如int这些基本类型，操作时一般采取的则是值传递的方式，所以有时候也称它为值类型。

为了便于下文的讲述和举例，我们这里先定义两个类：Student和Major，分别表示「学生」以及「所学的专业」，二者是包含关系：

 

 // 学生的所学专业
 public class Major {
     private String majorName;
     // 专业名称
     private long majorId;    // 专业代号
     // ... 其他省略 ...
 }

 

 // 学生
 public class Student {
     private String name;       // 姓名
     private int age;    // 年龄
     private Major major;      // 所学专业
     // ... 其他省略 ...
 }

 

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赋值 vs 浅拷贝 vs 深拷贝

对象赋值

赋值是日常编程过程中最常见的操作，最简单的比如：

 

 Student codeSheep = new Student();
 Student codePig = codeSheep;

 

严格来说，这种不能算是对象拷贝，因为拷贝的仅仅只是引用关系，并没有生成新的实际对象：

 

 

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浅拷贝

浅拷贝属于对象克隆方式的一种，重要的特性体现在这个 「浅」 字上。

比如我们试图通过studen1实例，拷贝得到student2，如果是浅拷贝这种方式，大致模型可以示意成如下所示的样子：

 

 

 

很明显，值类型的字段会复制一份，而引用类型的字段拷贝的仅仅是引用地址，而该引用地址指向的实际对象空间其实只有一份。

 

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深拷贝

深拷贝相较于上面所示的浅拷贝，除了值类型字段会复制一份，引用类型字段所指向的对象，会在内存中也创建一个副本，就像这个样子：

 

 

 

原理很清楚明了，下面来看看具体的代码实现吧。

 

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浅拷贝代码实现

还以上文的例子来讲，我想通过student1拷贝得到student2，浅拷贝的典型实现方式是：让被复制对象的类实现Cloneable接口，并重写clone()方法即可。

以上面的Student类拷贝为例：

 public class Student implements Cloneable {
     private String name;      // 姓名
     private int age;    // 年龄
     private Major major;      // 所学专业
     @Override
     public Object clone() throws CloneNotSupportedException    {
         return super.clone();
     }
     // ... 其他省略 ...
 }

然后我们写个测试代码，一试便知：

 public class Test {    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException
     {        Major m = new Major("计算机科学与技术",666666);
         Student student1 = new Student("CodeSheep",18, m );
         // 由 student1 拷贝得到 student2
         Student student2 = (Student) student1.clone();        System.out.println( student1 == student2 );
         System.out.println( student1 );
         System.out.println( student2 );
         System.out.println( "\n");
         // 修改student1的值类型字段
         student1.setAge( 35);
         // 修改student1的引用类型字段
         m.setMajorName( "电子信息工程");
         m.setMajorId( 888888);
         System.out.println( student1 );
         System.out.println( student2 );
     }
 }

 

运行得到如下结果：

 

从结果可以看出：

• student1==student2打印false，说明clone()方法的确克隆出了一个新对象；
• 修改值类型字段并不影响克隆出来的新对象，符合预期；
• 而修改了student1内部的引用对象，克隆对象student2也受到了波及，说明内部还是关联在一起的

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深拷贝代码实现

1、深度遍历式拷贝

虽然clone()方法可以完成对象的拷贝工作，但是注意：clone()方法默认是浅拷贝行为，就像上面的例子一样。若想实现深拷贝需覆写 clone()方法实现引用对象的深度遍历式拷贝，进行地毯式搜索。

所以对于上面的例子，如果想实现深拷贝，首先需要对更深一层次的引用类Major做改造，让其也实现Cloneable接口并重写clone()方法：

 public class Major implements Cloneable {    

      @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException
     {
           return super.clone();
     }
     // ... 其他省略 ...
 }

 

其次我们还需要在顶层的调用类中重写clone方法，来调用引用类型字段的clone()方法实现深度拷贝，对应到本文那就是Student类：

 public class Student implements Cloneable {
     @Override
     public Object clone() throws CloneNotSupportedException
     {
         Student student = (Student)         super.clone();
         student.major = (Major) major.clone();         // 重要！！！
         return student;
     }
     // ... 其他省略 ...
 }

 

这时候上面的测试用例不变，运行可得结果：

 

很明显，这时候student1和student2两个对象就完全独立了，不受互相的干扰。

2、利用反序列化实现深拷贝

用反序列化技术，我们也可以从一个对象深拷贝出另一个复制对象，而且这货在解决多层套娃式的深拷贝问题时效果出奇的好。

所以我们这里改造一下Student类，让其clone()方法通过序列化和反序列化的方式来生成一个原对象的深拷贝副本：

 public class Student implements Serializable {
     private String name;         // 姓名
     private int age;            // 年龄
     private Major major;       // 所学专业
     public Student clone() {
        try {
              // 将对象本身序列化到字节流
              ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
              ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream );
              objectOutputStream.writeObject( this);
              // 再将字节流通过反序列化方式得到对象副本
              ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(new ByteArrayInputStream(byteArrayOutputStream.toByteArray()));               
                return  (Student) objectInputStream.readObject();
         } catch(IOException e) {
              e.printStackTrace();
         } catch(ClassNotFoundException e) {
              e.printStackTrace();
         }
         return null;
      }
      // ... 其他省略 ...
 }

 

当然这种情况下要求被引用的子类（比如这里的Major类）也必须是可以序列化的，即实现了Serializable接口：

 public class Major implements Serializable {
   // ... 其他省略 ...
 }

 

这时候测试用例完全不变，直接运行，也可以得到如下结果：

 

很明显，这时候student1和student2两个对象也是完全独立的，不受互相的干扰，深拷贝完成。