Java的浅表克隆和深表克隆
前言
Java的克隆方法主要是使用Object类的clone()函数。这个方法的原型为:
protected Object clone()throws CloneNotSupportedException;
这个方法可以帮助我们将一个对象进行浅表克隆，并且赋值给引用变量。但是如果这个类没有实现java.lang.Cloneable接口，则在我们使用这个方法的时候，或者是在类中重写clone()方法的时候，则会直接抛出CloneNotSupportedException异常。
一、为什么使用clone()函数
当我们为一个引用变量赋值的时候，总体上有三种方法:Copy、Clone和new。
假设我们有一个已经建好了类:
class Student implements Cloneable{
private String name;
private int age;
private String sex;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public String getSex() {
return sex;
}
public void setSex(String sex) {
this.sex = sex;
}
public Student() {
name = null;
age = 0;
sex = null;
}
public Student(String _name, int _age, String _sex) {
this.name = _name;
this.age = _age;
this.sex = _sex;
}
/*重写toString()函数，用于后面结果显示的简单性*/
public String toString() {
return "[" + name + "," + age + "," + sex + "]";
}
/*若要使用Clone函数，需要重写继承于Object的Clone()方法，在代码中直接调用 Object类的方法即可。 */
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}- Copy:
当我们使用Copy来给一个引用变量赋值的时候，我们可以这么做:
Student st1=new Student(); Student st2=st1; 此时，我们仅仅是把第一个引用变量所存的地址给了第二个引用变量。St1与St2仍然指向的是同一个地址，当我们通过St2来修改对象属性的时候，此时St1也会跟着受影响。这并不是我们所希望看见的。
2. new:
当我们使用new来给一个引用变量赋值的时候，此时JVM首先会在堆开辟一块区域，然后调用该方法的构造函数来创建一个对象。并且将这块内存区域的地址赋值给一个引用变量。
Student st1=new Stuendt(); 这个就是我们最最常用的方式，但是这么做有一个弊端，那就是如果我们在类的构造函数中的代码量特别的多的话，测试每次创建一个对象都需要大量的时间，但是这些对象的初始值确实没有任何的变化，这样会大大的降低程序的执行效率。
3. Clone:
当我们利用Clone方法来代替new关键字的时候，此时可以改善上面的问题。因为当我们使用clone方法来克隆一个对象的时候，此时我们不需要通过关键字New来创建一个对象，而是直接在内存中，通过域对域的方式，直接创建在堆中创建一个对象，然后将对象的地址赋值给引用变量。
Student str=new Student();
Student temp=(Student)str.clone();因为clone()函数返回的是Object类型，因此我们需要强制转换类型。另外，对于Student类中的基本类型，直接通过复制值的方式克隆，但是如果成员变量是一个引用类型(即:是另一个类的对象的引用，String除外)，此时在克隆的时候，仅仅只是将这个引用变量的值克隆而已。因此克隆前后两个对象的某些成员变量指向同一个内存地址。这个就是克隆的浅表克隆方式。要想完全克隆，需要自己去实现(后面会讲)。
相比于通过关键字new来创建一个对象的引用的方式。这种方法的效率更加的高效。因此当我们用来初始化一些默认值不变的对象的时候，此时通过克隆比通过关键字new要高效的多。
二、前提类型
在我们讨论clone的浅表克隆和深表克隆时，我们需要一些前提代码，作为我们实验的基础。
class Birthday {
private int year;
private int month;
private int day;
public Birthday(int _year, int _month, int _day) {
year = _year;
month = _month;
day = _day;
}
public int getYear() {
return year;
}
public void setYear(int year) {
this.year = year;
}
public int getMonth() {
return month;
}
public void setMonth(int month) {
this.month = month;
}
public int getDay() {
return day;
}
public void setDay(int day) {
this.day = day;
}
public String toString() {
return "[" + year + "," + month + "," + day + "]";
}
}三、浅表克隆
class Student implements Cloneable {
private String name;
private int age;
private String sex;
private Birthday birthday;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public String getSex() {
return sex;
}
public void setSex(String sex) {
this.sex = sex;
}
public Student(String _name, int _age, String _sex, int _year, int _month,
int _day) {
this.name = _name;
this.age = _age;
this.sex = _sex;
birthday = new Birthday(_year, _month, _day);
}
public String toString() {
return "[" + name + "," + age + "," + sex + "]" + birthday.toString();
}
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
public Birthday getBirthday() {
return birthday;
}
public void setBirthday(Birthday birthday) {
this.birthday = birthday;
}
public void setBirthday(int _year, int _month, int _day) {
birthday.setYear(_year);
birthday.setMonth(_month);
birthday.setDay(_day);
}
}此时如果对于Student类而言，如果采用克隆的形式的话，仅仅只是利用了Java自带的浅表克隆形式。在这个类中，有一个public方法，这个方法是来源于Object类的。在本方法中，我们仅仅只是在方法体里面调用了父类的clone()函数而已，因此当我们克隆一个对象的时候，此时两个对象都有各自的name、sex、age等属性，但是由于Birthday是我们自己定义的类，因此在克隆前后，两个对象的birthday指向的是同一个对象，当我们通过一个对象来修改birthday属性的时候，此时另一个对象的birthday也会跟着改变。代码与结果如下:
try {
Student s1 = new Student("SHEN", 20, "F",1992,8,23);
Student s2 = (Student) s1.clone();
System.out.println("S2:" + s2.toString());
s2.setAge(30);
s2.setName("GOU");
s2.setSex("M");
s2.setBirthday(2000,12,21);
System.out.println("S1:" + s1.toString());
System.out.println("S2:" + s2.toString());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}运行结果:
所以，如果想要解决这个问题，我们就需要自己去重新实现clone(）方法。
四、深表克隆
class worker implements Cloneable {
private String name;
private int age;
private String sex;
private Birthday birthday;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public String getSex() {
return sex;
}
public void setSex(String sex) {
this.sex = sex;
}
public worker(String _name, int _age, String _sex, int _year, int _month,
int _day) {
this.name = _name;
this.age = _age;
this.sex = _sex;
birthday = new Birthday(_year, _month, _day);
}
public String toString() {
return "[" + name + "," + age + "," + sex + "]" + birthday.toString();
}
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
public worker cloneByDeep(Birthday bir) {
worker w = null;
try {
w = (worker) this.clone();
w.setBirthday(bir);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return w;
}
public Birthday getBirthday() {
return birthday;
}
public void setBirthday(Birthday birthday) {
this.birthday = birthday;
}
public void setBirthday(int _year, int _month, int _day) {
birthday.setYear(_year);
birthday.setMonth(_month);
birthday.setDay(_day);
}
}在这个方法中，我们按照自己的业务需求重新实现了克隆的方法– worker cloneByDeep(Birthday bir)；在这个方法中，我们依然使用clone()方法来实现基本数据类型的克隆，然后对于我们自己引用类型–Birthday采用重新引用定位的方式，来实现深表克隆。
实验代码:
try {
worker s1 = new worker("SHEN", 20, "F", 1992, 8, 23);
worker s2 = s1.cloneByDeep(new Birthday(2000, 12, 21));
System.out.println("S1:" + s1.toString());
System.out.println("S2:" + s2.toString());
s2.setAge(30);
s2.setName("GOU");
s2.setSex("M");
s1.setBirthday(2010, 1, 1);
s2.setBirthday(2015, 11, 11);
System.out.println("S1:" + s1.toString());
System.out.println("S2:" + s2.toString());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}运行结果:
以上为本人第一次写博客，如有问题，欢迎指正。谢谢！
2016/5/10 9:04:58