详解 c# 克隆

克隆方法是原型设计模式中必须使用的方式，它将返回一个与当前对象数据一致的对象。正如其名，犹如一个模子雕刻而出。克隆类型分为两种：浅克隆、深克隆。

浅复制就是仅复制类中的值类型成员

深复制就是复制类中的值类型成员和引用类型的成员。

浅复制一般由object.MemberwiseClone自动实现，由于是用反射机制，所以在实现时，最好还是自己来写。

要想实现深复制，则要确保类中的所有引用类型成员都有浅复制的功能，这样就能确保深复制成功



为什么把类中的所有引用类型成员都有浅复制的功能，这样就……

1、浅克隆

浅克隆方式是最简单、最直接的方式。只需要类实现接口ICloneable（在命名空间System.Runtime.InteropServices下）的Clone方法，在方法中使用加入对当前类的MemberwiseClone()方法即可。在浅克隆中，如果原型对象的成员变量是值类型，将复制一份给克隆对象；如果原型对象的成员变量是引用类型，则将引用对象的地址复制一份给克隆对象。

public class Student:ICloneable
{
  /// <summary>
  /// 值类型
  /// </summary>
  public int ID { get; set; }　　 /// <summary>
  /// 引用类型
  /// </summary>
  public object obj { get; set; }

  public object Clone()
  {
    return this.MemberwiseClone();
  }
}

以上方法实现了对类对象的浅克隆方式。但是在该类中具有引用类型字段，浅克隆方法无法对引用字段进行克隆，引用字段仅仅是对其进行了地址引用。所以，当修改原本或者副本的引用字段的数据时，另一个对象的引用对象的数据同样会变化。深克隆将有效的解决此问题。

2、深克隆

深克隆相对于浅克隆方式比较复杂。深克隆是无论原型对象的成员变量是值类型还是引用类型，都将复制一份给克隆对象，深克隆将原型对象的所有引用对象也复制一份给克隆对象。

深克隆实现的机制是将对象进行序列化为数据后，再次将数据反序列化为新的对象。序列化就是将对象写到流的过程，写到流中的对象是原有对象的一个拷贝，而原对象仍然存在于内存中。通过序列化实现的拷贝不仅可以复制对象本身，而且可以复制其引用的成员对象，因此通过序列化将对象写到一个流中，再从流里将其读出来，可以实现深克隆。注意，在实现序列化前需要在类的上方标记为可序列化。本文采用的序列化方式为二进制序列化。

主要实现的代码如下：

[Serializable]//标记特性：可序列化
 public class Student
 {
   /// <summary>
   /// 值类型
   /// </summary>
   public int ID { get; set; }
   /// <summary>
   /// 引用类型
   /// </summary>
   public object obj { get; set; }

   public Student Clone( )
   {
     Student clone = new Student();
     using (Stream stream = new MemoryStream())
     {
       IFormatter formatter = new BinaryFormatter();
       try
       {
         formatter.Serialize(stream, this);
         stream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
         clone = formatter.Deserialize(stream) as Student;
       }
       catch (SerializationException e)
       {
         Console.WriteLine("Failed to serialize. Reason: " + e.Message);
         throw;
       }
     }
     return clone;
   }
 }

深克隆实现机制相对复杂、效率稍慢，但它克服了浅克隆方式的不足，使得克隆对象时将类中的引用类型数据完全克隆为新的对象，而不是引用原本中的对象。如此，在修改双方的引用类型对象的数据时不会对另一方造成干扰。

但为每一个类都实现克隆方式，而重复书写相同代码未免麻烦。因此引入泛型方法。

3、泛型方法实现克隆

泛型的出现使得可以良好的解决在多个类或结构体中都需要进行克隆时重复编写代码的麻烦。在外部只需要使用相关方法即可。其代码如下：

public class Clone
 {
   /// <summary>
   /// 深克隆
   /// </summary>
   /// <typeparam name="T"></typeparam>
   /// <param name="t"></param>
   /// <returns></returns>
   public static T DepthClone<T>(T t)
   {
     T clone = default(T);
     using (Stream stream = new MemoryStream())
     {
       IFormatter formatter = new BinaryFormatter();
       try
       {
         formatter.Serialize(stream, t);
         stream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
         clone = (T)formatter.Deserialize(stream);
       }
       catch (SerializationException e)
       {
         Console.WriteLine("Failed to serialize. Reason: " + e.Message);
         throw;
       }
     }
     return clone;
   }
 }

在外部使用的方法如下：

 Student stu1 = new Student();//实例化一个对象
 stu1.obj = new object();//实例化对象中的引用对象
 Student stu2 = Clone.DepthClone(stu1);//深克隆对象

4、扩展方法

扩展方法的出现可以很好的解决类自身直接调用克隆方法，而不需要调用静态类的方法，返回对象值。但其本身与泛型方法类似，不过为了使所有类都能使用定义的深克隆方法，此处使用对顶级类Object进行方法的扩展，其返回的值也是object类型。具体方法如下：

/// <summary>
 /// 注：扩展方法必须在静态类中
 /// </summary>
 public static class Clone
 {
   /// <summary>
   /// 深克隆
   /// </summary>
   /// <param name="obj">原始版本对象</param>
   /// <returns>深克隆后的对象</returns>
   public static object DepthClone(this object obj)
   {
     object clone = new object();
     using (Stream stream = new MemoryStream())
     {
       IFormatter formatter = new BinaryFormatter();
       try
       {
         formatter.Serialize(stream, obj);
         stream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
         clone = formatter.Deserialize(stream);
       }
       catch (SerializationException e)
       {
         Console.WriteLine("Failed to serialize. Reason: " + e.Message);
         throw;
       }
     }
     return clone;
   }
 }

使用方法示例：

 Student stu1 = new Student();//实例化一个对象
 stu1.obj = new object();//实例化对象中的引用对象
 Student stu2 = stu1.DepthClone() as Student;//深克隆对象；注意：在此需要将object对象转换为我们需要的对象类型