前言

因?yàn)樗婕暗綄?duì)象的引用關(guān)系，涉及到 Java 是傳值還是傳遞引用關(guān)系，這通常是面試的重點(diǎn)。
所以在聊深拷貝和淺拷貝之前，我們先來聊一聊引用關(guān)系。

關(guān)于引用

在 Java 中，除了基本數(shù)據(jù)類型（四類八種數(shù)據(jù)類型）之外，還存在引用數(shù)據(jù)類型。
一般使用 = 號(hào)做賦值操作的時(shí)候，對(duì)于基本數(shù)據(jù)類型，實(shí)際上是拷貝的它的值。
但是對(duì)于對(duì)象而言，其實(shí)賦值的只是這個(gè)對(duì)象的引用，也就是將原對(duì)象的引用傳遞過去。
但是他們實(shí)際上還是指向的同一個(gè)對(duì)象。

如下代碼所示

public class Food{
    String name;
    int num;
    String taste;
    constructor()
       get and set()
    toString()
}

測試類：

public static void main(String[] args) {
  int i1 = 10;
  int i2 = i1; // 基本數(shù)據(jù)類型的拷貝，拷貝值
  System.out.println("i2 = " + i2);
  Food milk = new Food("milk",1,"fragrance");
  Food food = milk; 
  System.out.printf("food = " + food);
  System.out.println("milk = " + milk); // milk 和 food 都指向同一個(gè)堆內(nèi)存對(duì)象
}

如果用圖表示的話，應(yīng)該是下面這樣的：

不用糾結(jié) Java 中到底是值傳遞還是引用傳遞這種無意義的爭論中

• 對(duì)于基本數(shù)據(jù)類型，傳遞的是數(shù)據(jù)類型的值。
• 對(duì)于引用類型來說，傳遞的是對(duì)象的引用，也就是對(duì)象的地址就可以了。

關(guān)于淺拷貝和深拷貝

淺拷貝和深拷貝其實(shí)就是在引用的這個(gè)基礎(chǔ)上來做區(qū)分的，如果在拷貝的時(shí)候，只對(duì)基本數(shù)據(jù)類型進(jìn)行拷貝，對(duì)引用數(shù)據(jù)類型只是進(jìn)行了引用的傳遞，沒有真正的創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象，這種拷貝方式就認(rèn)為是淺拷貝。
反之，在對(duì)引用數(shù)據(jù)類型進(jìn)行拷貝的時(shí)候，創(chuàng)建了一個(gè)新的對(duì)象，并且復(fù)制其內(nèi)的成員變量，這種拷貝方式就被認(rèn)為是深拷貝。

淺拷貝

那么如何實(shí)現(xiàn)淺拷貝(Shallow copy)呢？
很簡單，就是在需要拷貝的類上實(shí)現(xiàn) Cloneable 接口并重寫其 clone() 方法就可以了。

下面我們對(duì) Food 類進(jìn)行修改
我們讓他實(shí)現(xiàn) Cloneable 接口，并重寫 clone() 方法。

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

然后在測試類中的代碼如下

Food milk = new Food("milk",1,"fragrance");
Food food = (Food)milk.clone();
System.out.println("milk = " + milk);
System.out.println("food = " + food);

可以看到，現(xiàn)在的 food 對(duì)象是由 milk 對(duì)象拷貝出來的
那么此時(shí)的 food 對(duì)象和 milk 對(duì)象是同一個(gè)對(duì)象嗎？
我們通過打印，可以看到這兩個(gè)對(duì)象的原生 hashcode。

milk = com.cxuan.objectclone.Food@3cd1a2f1
food = com.cxuan.objectclone.Food@4d7e1886

可以發(fā)現(xiàn)，food 和 milk 并不是同一個(gè)對(duì)象，那 milk 中還有三個(gè)屬性值
這三個(gè)屬性值在 food 中是不是也一樣呢？
為了驗(yàn)證這個(gè)猜想，我們重寫了 toString 方法。

@Override
public String toString() {
  return "Food{" +
    "name='" + name + '\'' +
    ", num=" + num +
    ", taste='" + taste + '\'' +
    '}';
}

然后再次打印 food 和 milk ，可以觀察到如下結(jié)果

milk = Food{name='milk', num=1, taste='fragrance'}
food = Food{name='milk', num=1, taste='fragrance'}

雖然看起來是兩種完全不同的稱呼！但是他們卻有一種共同的能力：寫作！

我們還是通過圖示來說明一下：

這幅圖看出門道了么？在堆區(qū)分別出現(xiàn)了兩個(gè) Food 對(duì)象

這同時(shí)表明 clone 方法會(huì)重新創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象并為其分配一塊內(nèi)存區(qū)域；
雖然出現(xiàn)了兩個(gè)對(duì)象，但是兩個(gè)對(duì)象中的屬性值是一樣的，這也是換湯不換藥，雖然湯和藥是不同的東西（對(duì)象），但是他們都溶于水（屬性值）。

深拷貝

雖然淺拷貝是一種換湯不換藥的說法，但是在 Java 世界中還是有一種說法是，它就是我們所熟悉的深拷貝(Deep copy)，
先來拋出一下深拷貝的定義：在進(jìn)行對(duì)象拷貝的基礎(chǔ)上，對(duì)對(duì)象的成員變量也依次拷貝的方式被稱為深拷貝。

深拷貝原來就是在淺拷貝的基礎(chǔ)上再復(fù)制一下它的屬性值，上代碼！

我們先增加一個(gè)飲品類 Drink

public class Drink implements Cloneable {
    String name;
    get and set()
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
    toString()
}

然后更改一下 Food 類，因?yàn)?Drink 也算是 Food ，所以我們在 Food 類中增加對(duì) Drink 的引用，然后再修改 get set 、toString 、clone 、構(gòu)造方法，修改后的 Food 類代碼如下

public class Food implements Cloneable{
    String name;
    int num;
    String taste;
    Drink drink;
    public Food(String name, int num, String taste,Drink drink) {
        this.name = name;
        this.num = num;
        this.taste = taste;
        this.drink = drink;
    }
    get and set...
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Food food = (Food)super.clone();
        food.drink = (Drink) drink.clone();
        return super.clone();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Food{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", num=" + num +
                ", taste='" + taste + '\'' +
                ", drink=" + drink +
                '}';
    }
}

可以看到最大的改變是 clone 方法，我們在 clone 方法中，實(shí)現(xiàn)了對(duì) Food 對(duì)象的拷貝，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì) Drink 對(duì)象的拷貝，這就是我們上面所說的復(fù)制對(duì)象并復(fù)制對(duì)象的成員變量。

然后我們進(jìn)行一下 Deep Copy的測試：

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
  Drink drink = new Drink("milk");
  Food food = new Food("humberge",1,"fragrance",drink);
  Food foodClone = (Food)food.clone();
  Drink tea = new Drink("tea");
  food.setDrink(tea);
  System.out.println("food = " + food);
  System.out.println("foodClone = " + foodClone.getDrink());

}

運(yùn)行完成后的輸出結(jié)果如下：

food = Food{name='humberge', num=1, taste='fragrance', drink=Drink{name='tea'}}
foodClone = Drink{name='milk'}

可以看到，我們把 foodClone 拷貝出來之后，修改 food 中的 drink 變量，卻不會(huì)對(duì) foodClone 造成改變，這就說明 foodClone 已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了深拷貝。

用圖示表示的話，應(yīng)該是下面這樣的：

這是深拷貝之后的內(nèi)存分配圖，現(xiàn)在可以看到，food 和 foodClone 完全是兩個(gè)不同的對(duì)象，它們之間不存在紐帶關(guān)系。

我們上面主要探討實(shí)現(xiàn)對(duì)象拷貝的方式是對(duì)象實(shí)現(xiàn) Cloneable 接口，并且調(diào)用重寫之后的 clone 方法，在 Java 中，還有一種實(shí)現(xiàn)對(duì)象拷貝的方式是使用 序列化。

序列化

使用序列化的方式主要是使用 Serializable 接口，這種方式還以解決多層拷貝的問題，多層拷貝就是引用類型里面又有引用類型，層層嵌套下去。
使用 Serializable 的關(guān)鍵代碼如下

public Person clone() {
  Person person = null;
  try {
    ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baos);
    oos.writeObject(this);
    // 將流序列化成對(duì)象
    ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());
    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais);
    person = (Person) ois.readObject();
  } catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
  } catch (ClassNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
  }
  return person;
}

使用序列化可以實(shí)現(xiàn)深拷貝，它的原理是將二進(jìn)制字節(jié)流內(nèi)容寫到一個(gè)文本或字節(jié)數(shù)組，然后是從這個(gè)文本或者字節(jié)數(shù)組中讀取數(shù)據(jù)，原對(duì)象寫入這個(gè)文本或者字節(jié)數(shù)組后再拷貝給 clone 對(duì)象，原對(duì)象的修改不會(huì)影響 clone 對(duì)象，因?yàn)?clone 對(duì)象是從文本或者字節(jié)數(shù)組中讀取的。

如何選擇拷貝方式

到現(xiàn)在我們已經(jīng)把淺拷貝和深拷貝都介紹完了，那么如何選擇淺拷貝和深拷貝呢？下面是幾點(diǎn)注意事項(xiàng)

• 如果對(duì)象的屬性都是基本數(shù)據(jù)類型，那么可以使用淺拷貝。
• 如果對(duì)象有引用類型，那就要基于具體的需求來選擇淺拷貝還是深拷貝。
• 如果對(duì)象嵌套層數(shù)比較多，推薦使用 Serializable 接口實(shí)現(xiàn)深拷貝。
• 如果對(duì)象引用任何時(shí)候都不會(huì)被改變，那么沒必要使用深拷貝，只需要使用淺拷貝就行了。如果對(duì)象引用經(jīng)常改變，那么就要使用深拷貝。沒有一成不變的規(guī)則，一切都取決于具體需求。

其他拷貝方式

除了對(duì)象的拷貝，Java 中還提供了其他的拷貝方式

比如數(shù)組的拷貝，你可以使用 Arrays.copyof 實(shí)現(xiàn)數(shù)組拷貝，還可以使用默認(rèn)的 clone 進(jìn)行拷貝，不過這兩者都是淺拷貝。

public void test() {
    int[] lNumbers1 = new int[5];
    int[] rNumbers1 = Arrays.copyOf(lNumbers1, lNumbers1.length);
    int[] lNumbers2 = new int[5];
    int[] rNumbers2 = lNumbers2.clone();
}

除了基本數(shù)組數(shù)據(jù)類型之外的拷貝，還有對(duì)象的拷貝，不過用法基本是一樣的。

集合也可以實(shí)現(xiàn)拷貝，因?yàn)榧系牡讓泳褪褂玫氖菙?shù)組，所以用法也是一樣的。

一些說明

針對(duì) Cloneable 接口，有下面三點(diǎn)使用說明

• 如果類實(shí)現(xiàn)了 Cloneable 接口，再調(diào)用 Object 的 clone() 方法可以合法地對(duì)該類實(shí)例進(jìn)行按字段復(fù)制。
• 如果在沒有實(shí)現(xiàn) Cloneable 接口的實(shí)例上調(diào)用 Object 的 clone() 方法，則會(huì)導(dǎo)致拋出CloneNotSupporteddException。
• 實(shí)現(xiàn)此接口的類應(yīng)該使用公共方法重寫 Object 的clone() 方法，因?yàn)?Object 的 clone() 方法是一個(gè)受保護(hù)的方法。

到此這篇關(guān)于淺拷貝和深拷貝原理分析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)淺拷貝和深拷貝內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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