浅谈Java中的深拷贝和浅拷贝

转载: 浅谈Java中的深拷贝和浅拷贝

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());  
    }  
}

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：

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。
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。