[改善Java代码]避免对象的浅拷贝

建议43： 避免对象的浅拷贝

我们知道一个类实现了Cloneable接口就表示它具备了被拷贝的能力，如果再覆写clone()方法就会完全具备拷贝能力。拷贝是在内存中进行的，所以在性能方面比直接通过new生成对象要快很多，特别是在大对象的生成上，这会使性能的提升非常显著。但是对象拷贝也有一个比较容易忽略的问题：浅拷贝（Shadow Clone，也叫做影子拷贝）存在对象属性拷贝不彻底的问题。我们来看这样一段代码：

 public class Client {
     public static void main(String[] args) {
          //定义父亲
          Person f = new Person("父亲");
          //定义大儿子
          Person s1 = new Person("大儿子",f);
          //小儿子的信息是通过大儿子拷贝过来的
          Person s2 = s1.clone();
          s2.setName("小儿子");
          System.out.println(s1.getName() +" 的父亲是 " + s1.getFather().getName());
          System.out.println(s2.getName() +" 的父亲是 " + s2.getFather().getName());
     }
 }  

 class Person implements Cloneable{
     //姓名
     private String name;
     //父亲
     private Person father;  

     public Person(String _name){
          name = _name;
     }
     public Person(String _name,Person _parent){
          name = _name;
          father = _parent;
     }
     /*name和parent的getter/setter方法省略*/  

     //拷贝的实现
     @Override
     public Person clone(){
          Person p = null;
          try {
            p = (Person) super.clone();
          } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
          return p;
    }
     public String getName() {
         return name;
     }
     public void setName(String name) {
         this.name = name;
     }
     public Person getFather() {
         return father;
     }
     public void setFather(Person father) {
         this.father = father;
     }
 } 

程序中，我们描述了这样一个场景：一个父亲，有两个儿子，大小儿子同根同种，所以小儿子对象就通过拷贝大儿子对象来生成，运行输出的结果如下：

大儿子 的父亲是 父亲
小儿子 的父亲是 父亲

这很正确，没有问题。突然有一天，父亲心血来潮想让大儿子去认个干爹，也就是大儿子的父亲名称需要重新设置一下，代码如下：

 public static void main(String[] args) {
      //定义父亲
      Person f = new Person("父亲");
      //定义大儿子
      Person s1 = new Person("大儿子",f);
      //小儿子的信息是通过大儿子拷贝过来的
      Person s2 = s1.clone();
      s2.setName("小儿子");
      //认干爹
      s1.getFather().setName("干爹");
      System.out.println(s1.getName() +" 的父亲是 " + s1.getFather().getName());
      System.out.println(s2.getName() +" 的父亲是 " + s2.getFather().getName());
 } 

上面仅仅修改了加粗字体部分，大儿子重新设置了父亲名称，我们期望的输出是：将大儿子父亲的名称修改为干爹，小儿子的父亲名称保持不变。下面来检查一下结果是否如此：

大儿子 的父亲是 干爹
小儿子 的父亲是 干爹 

怎么回事，小儿子的父亲也成了“干爹”?两个儿子都没有，岂不是要气死“父亲”了！出现这个问题的原因就在于clone方法，我们知道所有类都继承自Object，Object提供了一个对象拷贝的默认方法，即上面代码中的super.clone方法，但是该方法是有缺陷的，它提供的是一种浅拷贝方式，也就是说它并不会把对象的所有属性全部拷贝一份，而是有选择性的拷贝，它的拷贝规则如下：

（1）基本类型

如果变量是基本类型，则拷贝其值，比如int、float等。

（2）对象

如果变量是一个实例对象，则拷贝地址引用，也就是说此时新拷贝出的对象与原有对象共享该实例变量，不受访问权限的限制。这在Java中是很疯狂的，因为它突破了访问权限的定义：一个private修饰的变量，竟然可以被两个不同的实例对象访问，这让Java的访问权限体系情何以堪！

（3）String字符串

这个比较特殊，拷贝的也是一个地址，是个引用，但是在修改时，它会从字符串池（String Pool）中重新生成新的字符串，原有的字符串对象保持不变，在此处我们可以认为String是一个基本类型。（有关字符串的知识详见第4章。）

明白了这三个规则，上面的例子就很清晰了，小儿子对象是通过拷贝大儿子产生的，其父亲都是同一个人，也就是同一个对象，大儿子修改了父亲名称，小儿子也就跟着修改了—于是，父亲的两个儿子都没了！其实要更正也很简单，clone方法的代码如下：

public Person clone(){
     Person p = null;
     try {
        p = (Person) super.clone();
        p.setFather(new Person(p.getFather().getName()));
     } catch (CloneNotSupportedException e) {
        e.printStackTrace();
     }
     return p;
} 

然后再运行，小儿子的父亲就不会是“干爹”了。如此就实现了对象的深拷贝（Deep Clone），保证拷贝出来的对象自成一体，不受“母体”的影响，和new生成的对象没有任何区别。

注意　浅拷贝只是Java提供的一种简单拷贝机制，不便于直接使用。