什么是对象克隆(拷贝/复制)？二者有什么区别？

快来打我* 2022-05-08 10:10 170阅读 0赞

# 一、什么是对象克隆？ #

首先我们需要知道，什么是对象的克隆，或者说复制。一个业务逻辑，需要一个新的对象，但是类型和值都是之前的，也就是说，新状态和之前完全一样。使用new和赋值语句或者set注入都是可以的，但是，这会花费大量开销去做，效率低，并且还会产生冗余代码。  
恰好java语言本身契合了`原型设计模式`，给我们提供了一个`clone`方法在`Object`对象中，只要需要克隆的对象实现`Cloneable`接口，那么我们只要简单的调用一下该方法就可以获得**表面**完全不同的对象。  
例1：

public class User implements Cloneable{
        @Override
        protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
            // TODO Auto-generated method stub
            return super.clone();
        }
    }
    ......
    User u = new User();
    User uCopy = u.clone();
    //显然u和uCopy已经是两个不同的对象了
    System.out.println(u == uCopy);//false

# 二、如何实现对象克隆 #

上文也是提到，克隆对象基本只要两步：

1.  实现`Cloneable`接口
2.  实现`clone()`方法，并调用父类`clone()`

需要注意，`Object`的`clone()`方法是在java平台层实现的`native`方法，具有开销小，速度快的特点。而且，原始的`Object`方法是被`protected`修饰的，在这里需要修改为`public`，如果不这么做，浅克隆时没有问题，深克隆就会遇到权限不够的问题。java继承还有个原则，就是子类覆写父类方法，访问修饰符权限不能低于父类。

# 三、什么是浅克隆和深克隆 #

例2：

/**
     * 浅克隆/浅拷贝
     * @datetime  2018-10-09 09:43:22
     * @author Belmode
     *
     */
    public class ShallowClone {
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            Person p = new Person("李达康", "55", "汉东省京州市");
            Person p2 = (Person) p.clone();
            //一级对象
            System.out.println(p == p2);//false
            //二级对象
            System.out.println(p.personalInfo == p2.personalInfo);//true
            //三级对象
            System.out.println(p.personalInfo.name == p2.personalInfo.name);//true
        }
    }
    class PersonalInfo implements Cloneable{
        String name;
        String age;
        String address;
        public PersonalInfo(String name, String age, String address) {
            this.name = name;
            this.age = age;
            this.address = address;
        }
        @Override
        public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
            return super.clone();
        }
    }
    class Person implements Cloneable{
        PersonalInfo personalInfo;
        
        public Person(String name, String age, String address) {
            this.personalInfo = new PersonalInfo(name, age, address);
        }
        
        @Override
        public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
             return super.clone();
        }
    }

在本例中，`Person`类拥有`PersonalInfo`类作为属性，两者都实现了`Cloneable`接口，并且重写了`clone()`方法。  
在`ShallowClone`类的`main`方法中，构建了一个`Person`对象`p`，调用`clone()`方法，产生`p2`，`p`和`p2`不是一个对象，但是`p`和`p2`内部的`personalInfo`属性是同一对象，这就会导致一个致命的问题，当我修改`p.personalInfo`内部的属性值，结果`p2.personalInfo`也被修改了。  
`p.personalInfo.name = "孙正义";`  
`System.out.println(p2.personalInfo.name); //孙正义`

*  这是什么原因导致的？  
    **这是因为java中不仅仅有基本变量，还有引用变量**  
    **浅拷贝**：仅仅克隆基本类型变量，而不克隆引用类型的变量  
    **深克隆**：既克隆基本类型变量，也克隆引用类型变量
 *  其实本来原生的`clone()`方法也是，复制了引用的，但是为什么引用类型还是同一个呢？  
    就是因为java中，只有值传递，没有引用传递，引用在内存中还是值，是地址的hash值，一个特殊标记唯一堆内存块的值。  
    图1：
    
    ![8263107-7342db46085c3c99.png][]

在JVM虚拟机中，事实上就是一个`java.exe`或者`javaw.exe`进程里， 会存在栈内存和堆内存，堆内存又可细分，这里就不多说了，想深入了解的可以问度娘。在方法区中存储着`Person`和`PersonalInfo`的类模板，通过`new` 派生出 `p`和`pesonalInfo`的实例，如图中箭头所示。此时p里引用着personalInfo实例（其实应该从p实例里的方框画箭头到栈位置的`personalInfo`标签，这里为了下面说明，就没那么做了）  
在栈内存中存储的都是`hashcode`，类似于`eb5238b`，存在`p`的位置，就产生了图中的箭头

图2：调用`clone()`方法，克隆出`p2`

![8263107-97d6d6f9b29e473c.png][]

如图所示，`p2`是真的新实例，但是`personalInfo`也是复制的值，`p2`里的`personalInfo`属性保存`personalInfo`实例的地址值，所以，如黄线所示，还是引用到原本的personalInfo实例。  
**因此，修改`p.personalInfo`里的属性，`p2.personalInfo`里的值也会收到影响！！**

那么，如果我修改`p.personalInfo`属性,`p.personalInfo = new PersonalInfo.....`那`p2.pernalInfo`会不会收到影响呢？  
答案是不会的。  
图3：

![8263107-5b800d2b7ae791af.png][]

如图所示，会断开红叉处的连接，生成橙色连接。如橙线所示。  
`p`对象和`p2`的`personalInfo`属性其实已经不同了。

话题有点跑偏了，因为会出现上面的原因，所以需要深克隆。

例3：

public class DeepClone {
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            Person2 person = new Person2("李达康", "55", "汉东省京州市");
            Person2 person2 = (Person2) person.clone();
            //一级对象
            System.out.println(person == person2);//false
            //二级对象
            System.out.println(person.personalInfo == person2.personalInfo);//false
            //三级对象
            System.out.println(person.personalInfo.name == person2.personalInfo.name);//false
        }
    }
    
    class PersonalInfo2 implements Cloneable{
        String name;
        String age;
        String address;
        public PersonalInfo2(String name, String age, String address) {
            this.name = name;
            this.age = age;
            this.address = address;
        }
        
        @Override
        public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
            PersonalInfo2 pInfo = (PersonalInfo2) super.clone();
            pInfo.name = new String(this.name);
            pInfo.age = new String(this.age);
            pInfo.address = new String(this.address);
            return pInfo;
        }
    }
    class Person2 implements Cloneable{
        PersonalInfo2 personalInfo;
        
        public Person2(String name, String age, String address) {
            this.personalInfo = new PersonalInfo2(name, age, address);
        }
        
        @Override
        public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
           Person2 p = (Person2) super.clone();
           p.personalInfo = (PersonalInfo2) this.personalInfo.clone();
           return p;
        }
    }

在这里，Person2调用父类clone(),克隆出新实例p，也给p.personalInfo调用 PersonalInfo2的父类方法，而在此中

@Override
        public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
            PersonalInfo2 pInfo = (PersonalInfo2) super.clone();
            pInfo.name = new String(this.name);
            pInfo.age = new String(this.age);
            pInfo.address = new String(this.address);
            return pInfo;
        }

对所有引用类型`String`全部`new`产生和之前不同的对象，达到深度克隆的目的。  
(因为`String`没有实现`Cloneable`接口，需要通过`new`派生，这里是举特殊例子。如果是实现`Cloneable`接口的类，直接嵌套调用`clone()`方法就好了。)  
这样，新的`Person2`实例，与之前的引用完全不同，但是值是一样的！深度克隆成功。

Person2 person = new Person2("李达康", "55", "汉东省京州市");
            Person2 person2 = (Person2) person.clone();
            //一级对象
            System.out.println(person == person2);//false
            //二级对象
            System.out.println(person.personalInfo == person2.personalInfo);//false
            //三级对象
            System.out.println(person.personalInfo.name == person2.personalInfo.name);//false
    
            System.out.println(person.personalInfo.name);//李达康
            System.out.println(person2.personalInfo.name);//李达康

# 三、还有其他深度克隆方式吗？ #

对象序列化与反序列化。但是这么做开销更大，不建议如此。（这里不做举例）

# 总结： #

1.浅克隆：只复制基本类型的数据，引用类型的数据只复制了引用的地址，引用的对象并没有复制，在新的对象中修改引用类型的数据会影响原对象中的引用。直接使用`clone`方法，再嵌套的还是浅克隆，因为有些引用类型不能直接克隆。  
2.深克隆：是在引用类型的类中也实现了`clone`，是`clone`的嵌套，并且在`clone`方法中又对没有`clone`方法的引用类型又做差异化复制，克隆后的对象与原对象之间完全不会影响，但是内容完全相同。  
3.使用序列化也能完成深复制的功能：对象序列化后写入流中，此时也就不存在引用什么的概念了，再从流中读取，生成新的对象，新对象和原对象之间也是完全互不影响的。

[8263107-7342db46085c3c99.png]: /images/20220508/8c03cdfa4330444384b62107fbd5722c.png
[8263107-97d6d6f9b29e473c.png]: /images/20220508/4fe759caa1fa4764994e220735f056d0.png
[8263107-5b800d2b7ae791af.png]: /images/20220508/5238fc1ffbf349e68bbe7e89dbb037a0.png