JAVA基础篇（3）-深克隆与浅克隆

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1. JAVA的克隆

所有java类的共同父类是java.lang.Object。所以继承了java.lang.Object类的protected Object clone()方法，可以对对象进行复制。子类也可以重写clone()方法，实现自己的复制逻辑。但是clone()方法有一个问题，只会复制对象的引用——即浅引用。

1.1 克隆满足的条件

clone()方法将对象复制一份并返回给调用者。一般来说，clone()方法满足以下的描述：

• （必须）克隆对象与原对象不是同一个对象，都有：x.clone()!=x。
• （必须）克隆对象和原对象的类型相同，即Class类型相同。x.clone().getClass()==x.getClass()。
• （可选）如果对象x的equals()方法定义其恰当的话，那么x.clone().equals(x)应当成立。

1.2 深克隆和浅克隆

无论是自己实现的克隆方法，还是采用java提供的克隆方法，都存在一个浅度克隆和深度克隆的问题。

• 浅克隆
  只负责克隆值传递的数据（比如基本数据类型以及其封装类型、String类型），而不复制引用类型。即所有的引用类型指向的仍然是原来的对象。

• 深克隆
  除了浅克隆要克隆的值外，还负责克隆引用类型的数据。引用指向的是新的对象。深度克隆将要复制的对象内部的引用对象都复制了一份，内部引用对象的复制叫做间接复制。
  深克隆的过程中，很可能出现循环引用问题，必须小心处理。

1.3 利用序列化实现深克隆

把对象写到流的过程是序列化(serialzation)过程；而把对象从流中读出来的过程是反序列化(deserialization)过程。此时，写入到流里的是对象的一个拷贝，而原对象仍然存在于JVM里面。

详见——序列化实现深克隆

1.4 利用Json实现序列化

序列化实现深克隆

1.5 JAVA 的Cloneable接口实现深浅克隆

Cloneable接口没有定义成员。一个类实现Cloneable接口，以指示Object.clone()方法，该方法对该类的实例进行现场复制是合法的。

在不实现Cloneable接口的实例上调用对象的克隆方法会抛出异常CloneNotSupportedException

注意：当一个副本被创建时，并没有调用被复制对象的构造函数。复制仅仅是原对象的一个简单精确的拷贝。

实现Cloneable的类

public class User implements Cloneable{
    private String name;
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

由于复制可能引起问题，因此在Object中，clone()方法的访问权限是protected。Object类中的clone方法是浅拷贝，如果是对象，他拷贝的只是这个对象的一个引用，而这个引用仍然指向那个对象，当我们改变这个引用的属性时，原来对象也会跟着改变，这不是我们希望看到的，但是Object类肯定做不到深拷贝，因为Object不知道子类中有哪些引用类型，所以将修饰符定义为protected，这样想要在任何地方调用这个类的clone方法，这个类必须重写clone()方法，并把修饰符修改成public，这样在任何地方都可以调用这个类的clone()方法了。

总体来说：用protected修饰clone()方法，主要是为了让子类去重写它，实现深克隆，以防在其他任何地方随意调用后修改。

1.5.1 Cloneable实现深克隆

上面我们提到，Object的clone()方法访问权限是protected。原因是clone()方法只会实现浅克隆，强制Object的子类必须重写这个方法（手动实现深克隆），并将访问权限设置为public。那么如何重写clone()方法呢？

   @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Body newBody= (Body) super.clone();  //只是对Body属性的浅复制
        newBody.head= (Head) head.clone();  //单独复制head引用的对象
        return newBody;
    }

super.clone()方法是对对象的浅复制。所以，对于引用属性来说，我们要重写clone()方法，以实现对象的深克隆。其实就像递归一样。

深克隆层级依赖问题：

public class Body implements Cloneable{
    private Head head;

    public Body() {
    }

    public Body(Head head) {
        this.head = head;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Body newBody= (Body) super.clone();  //只是对Body属性的浅复制
        newBody.head= (Head) head.clone();  //单独复制head引用的对象
        return newBody;
    }

    //测试对象
    public static void main(String[] args) {
        //创建原型对象
        Body body=new Body(new Head(new Head.Face()));
        try {
            Body clone = (Body) body.clone();
            //判断是否引用的是同一对象
            System.out.println("body对象是否相等："+(body==clone));
            System.out.println("head对象是否相等："+(body.head==clone.head));
            System.out.println("face对象是否相等："+(body.head.face==clone.head.face));
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}


public class Head implements Cloneable{
    public Face face;

    public Head() {
    }

    public Head(Face face) {
        this.face = face;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();   //实现的浅复制
    }

    static class Face{}
}

执行结果

body对象是否相等：false
head对象是否相等：false
face对象是否相等：true

Body类是否实现了深克隆？其实算是实现。因为Body对象内所引用的其他对象（目前只有Head）都进行了拷贝。也就是说两个独立的Body对象内的head引用已经指向了独立的两个Head对象。但是对于Head对象来说，他们指向的是同一个Face对象，这就说明，其实Body对象还是有一定联系的，并没有完全的独立，这应该说是不彻底的深拷贝。

如何彻底的进行深拷贝：

public class Head implements Cloneable{
    public Face face;

    public Head() {
    }

    public Head(Face face) {
        this.face = face;
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Head  head= (Head) super.clone();   //实现的浅复制
        head.face= (Face) face.clone();  //继续cloneFace对象
        return head;
    }

    static class Face implements Cloneable{
        @Override
        protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
            return super.clone();
        }
    }
}

我们需要在拷贝Head对象的时候，也将Facee对象拷贝一份就可以了。这需要Face类也实现Clone接口，重新clone()方法。

注：alibaba规范手册：
【推荐】慎用Object的clone方法来拷贝对象
说明：对象的clone方法默认是浅拷贝，若想实现深拷贝需要重写clone方法实现属性对象的拷贝。

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