深入解析Java中的深拷贝和浅拷贝

迷南。 2022-06-06 05:18 109阅读 0赞

假如说你想复制一个简单变量。很简单：

int apples = 5; 
    int pears = apples;

不仅仅是int类型，其它七种原始数据类型(boolean,char,byte,short,float,double.long)同样适用于该类情况。

但是如果你复制的是一个对象，情况就有些复杂了。

假设说我是一个beginner，我会这样写：

class Student { 
        private int number; 
    
        public int getNumber() { 
            return number; 
        } 
    
        public void setNumber(int number) { 
            this.number = number; 
        } 
    
    } 
    public class Test { 
    
        public static void main(String args[]) { 
    
            Student stu1 = new Student(); 
            stu1.setNumber(12345); 
            Student stu2 = stu1; 
    
            System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber()); 
            System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber()); 
        } 
    }

打印结果：

学生1:12345 
    学生2:12345

这里我们自定义了一个学生类，该类只有一个number字段。

我们新建了一个学生实例，然后将该值赋值给stu2实例。(Student stu2 = stu1;)

再看看打印结果，作为一个新手，拍了拍胸腹，对象复制不过如此，

难道真的是这样吗？

我们试着改变stu2实例的number字段，再打印结果看看：

stu2.setNumber(54321); 
    
    System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber()); 
    System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());

打印结果:

学生1:54321 
    学生2:54321

这就怪了，为什么改变学生2的学号，学生1的学号也发生了变化呢？

原因出在(stu2 = stu1) 这一句。该语句的作用是将stu1的引用赋值给stu2，

这样，stu1和stu2指向内存堆中同一个对象。如图：

![这里写图片描述][SouthEast]

那么，怎样才能达到复制一个对象呢？

是否记得万类之王Object。它有11个方法，有两个protected的方法，其中一个为clone方法。

该方法的签名是：

protected native Object clone() throws cloneNotSupportedException;

因为每个类直接或间接的父类都是Object，因此它们都含有clone()方法，但是因为该方法是protected，所以都不能在类外进行访问。

要想对一个对象进行复制，就需要对clone方法覆盖。

一般步骤是（浅复制）：

1.  被复制的类需要实现Clonenable接口（不实现的话在调用clone方法会抛出CloneNotSupportedException异常) 该接口为标记接口(不含任何方法)
2.  覆盖clone()方法，访问修饰符设为public。方法中调用super.clone()方法得到需要的复制对象，（native为本地方法)

下面对上面那个方法进行改造：

class Student implements Cloneable{ 
        private int number; 
    
        public int getNumber() { 
            return number; 
        } 
    
        public void setNumber(int number) { 
            this.number = number; 
        } 
    
        @Override 
        public Object clone() { 
            Student stu = null; 
            try{ 
                stu = (Student)super.clone(); 
            }catch(CloneNotSupportedException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            return stu; 
        } 
    } 
    public class Test { 
    
        public static void main(String args[]) { 
    
            Student stu1 = new Student(); 
            stu1.setNumber(12345); 
            Student stu2 = (Student)stu1.clone(); 
    
            System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber()); 
            System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber()); 
    
            stu2.setNumber(54321); 
    
            System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber()); 
            System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber()); 
        } 
    }

打印结果：

学生1:12345 
    学生2:12345 
    学生1:12345 
    学生2:54321

如果你还不相信这两个对象不是同一个对象，那么你可以看看这一句：

System.out.println(stu1 == stu2); // false

上面的复制被称为浅复制(Shallow Copy)，还有一种稍微复杂的深度复制(deep copy)：

我们在学生类里再加一个Address类。

class Address  { 
        private String add; 
    
        public String getAdd() { 
            return add; 
        } 
    
        public void setAdd(String add) { 
            this.add = add; 
        } 
    
    } 
    
    class Student implements Cloneable{ 
        private int number; 
    
        private Address addr; 
    
        public Address getAddr() { 
            return addr; 
        } 
    
        public void setAddr(Address addr) { 
            this.addr = addr; 
        } 
    
        public int getNumber() { 
            return number; 
        } 
    
        public void setNumber(int number) { 
            this.number = number; 
        } 
    
        @Override 
        public Object clone() { 
            Student stu = null; 
            try{ 
                stu = (Student)super.clone(); 
            }catch(CloneNotSupportedException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            return stu; 
        } 
    } 
    public class Test { 
    
        public static void main(String args[]) { 
    
            Address addr = new Address(); 
            addr.setAdd("杭州市"); 
            Student stu1 = new Student(); 
            stu1.setNumber(123); 
            stu1.setAddr(addr); 
    
            Student stu2 = (Student)stu1.clone(); 
    
            System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd()); 
            System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd()); 
        } 
    }

打印结果：

学生1:123,地址:杭州市 
    学生2:123,地址:杭州市

乍一看没什么问题，真的是这样吗？我们在main方法中试着改变addr实例的地址。

addr.setAdd("西湖区"); 
    
    System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd()); 
    System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());

打印结果：

学生1:123,地址:杭州市 
    学生2:123,地址:杭州市 
    学生1:123,地址:西湖区 
    学生2:123,地址:西湖区

这就奇怪了，怎么两个学生的地址都改变了？

原因是浅复制只是复制了addr变量的引用，并没有真正的开辟另一块空间，将值复制后再将引用返回给新对象。

所以，为了达到真正的复制对象，而不是纯粹引用复制。我们需要将Address类可复制化，并且修改clone方法，完整代码如下：

package abc; 
    
    class Address implements Cloneable {  
        private String add; 
    
        public String getAdd() { 
            return add; 
        } 
    
        public void setAdd(String add) { 
            this.add = add; 
        } 
    
        @Override 
        public Object clone() { 
            Address addr = null; 
            try{ 
                addr = (Address)super.clone(); 
            }catch(CloneNotSupportedException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            return addr; 
        } 
    } 
    
    class Student implements Cloneable{  
        private int number; 
    
        private Address addr; 
    
        public Address getAddr() { 
            return addr; 
        } 
    
        public void setAddr(Address addr) { 
            this.addr = addr; 
        } 
    
        public int getNumber() { 
            return number; 
        } 
    
        public void setNumber(int number) { 
            this.number = number; 
        } 
    
        @Override 
        public Object clone() { 
            Student stu = null; 
            try{ 
                stu = (Student)super.clone();   //浅复制 
            }catch(CloneNotSupportedException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            stu.addr = (Address)addr.clone();   //深度复制 
            return stu; 
        } 
    } 
    public class Test {  
    
        public static void main(String args[]) { 
    
            Address addr = new Address(); 
            addr.setAdd("杭州市"); 
            Student stu1 = new Student(); 
            stu1.setNumber(123); 
            stu1.setAddr(addr); 
    
            Student stu2 = (Student)stu1.clone(); 
    
            System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd()); 
            System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd()); 
    
            addr.setAdd("西湖区"); 
    
            System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd()); 
            System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd()); 
        } 
    }

打印结果：

学生1:123,地址:杭州市 
    学生2:123,地址:杭州市 
    学生1:123,地址:西湖区 
    学生2:123,地址:杭州市

这样结果就符合我们的想法了。

总结：浅拷贝是指在拷贝对象时，对于基本数据类型的变量会重新复制一份，而对于引用类型的变量只是对引用进行拷贝，

没有对引用指向的对象进行拷贝。

而深拷贝是指在拷贝对象时，同时会对引用指向的对象进行拷贝。

区别就在于是否对 对象中的引用变量所指向的对象进行拷贝。

最后我们可以看看API里其中一个实现了clone方法的类：

java.util.Date:

/** * Return a copy of this object. */ 
    public Object clone() { 
        Date d = null; 
        try { 
            d = (Date)super.clone(); 
            if (cdate != null) { 
                d.cdate = (BaseCalendar.Date) cdate.clone(); 
            } 
        } catch (CloneNotSupportedException e) {} // Won't happen 
        return d; 
    }

该类其实也属于深度复制。

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