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  • 使用序列化实现对象的拷贝

            java提高篇（五）-----使用序列化实现对象的拷贝                   

            分类：            【JAVA开发】-----Java提高篇2013-10-22 19:153668人阅读评论(5)收藏举报
    javajava提高篇
    摘自：http://blog.csdn.net/chenssy/article/details/12952063
     
     

          我们知道在Java中存在这个接口Cloneable，实现该接口的类都会具备被拷贝的能力，同时拷贝是在内存中进行，在性能方面比我们直接通过new生成对象来的快，特别是在大对象的生成上，使得性能的提升非常明显。然而我们知道拷贝分为深拷贝和浅拷贝之分，但是浅拷贝存在对象属性拷贝不彻底问题。关于深拷贝、浅拷贝的请参考这里：渐析java的浅拷贝和深拷贝

           一、浅拷贝问题

          我们先看如下代码：

    [java] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
    1. public class Person implements Cloneable{ 
    2.     /** 姓名 **/ 
    3.     private String name; 
    4.      
    5.     /** 电子邮件 **/ 
    6.     private Email email; 
    7.  
    8.     public String getName() { 
    9.         return name; 
    10.     } 
    11.  
    12.     public void setName(String name) { 
    13.         this.name = name; 
    14.     } 
    15.  
    16.     public Email getEmail() { 
    17.         return email; 
    18.     } 
    19.  
    20.     public void setEmail(Email email) { 
    21.         this.email = email; 
    22.     } 
    23.      
    24.     public Person(String name,Email email){ 
    25.         this.name  = name; 
    26.         this.email = email; 
    27.     } 
    28.      
    29.     public Person(String name){ 
    30.         this.name = name; 
    31.     } 
    32.  
    33.     protected Person clone() { 
    34.         Person person = null; 
    35.         try { 
    36.             person = (Person) super.clone(); 
    37.         } catch (CloneNotSupportedException e) { 
    38.             e.printStackTrace(); 
    39.         } 
    40.          
    41.         return person; 
    42.     } 
    43. } 
    44.  
    45. public class Client { 
    46.     public static void main(String[] args) { 
    47.         //写封邮件 
    48.         Email email = new Email("请参加会议","请与今天12:30到二会议室参加会议..."); 
    49.          
    50.         Person person1 =  new Person("张三",email); 
    51.          
    52.         Person person2 =  person1.clone(); 
    53.         person2.setName("李四"); 
    54.         Person person3 =  person1.clone(); 
    55.         person3.setName("王五"); 
    56.          
    57.         System.out.println(person1.getName() + "的邮件内容是：" + person1.getEmail().getContent()); 
    58.         System.out.println(person2.getName() + "的邮件内容是：" + person2.getEmail().getContent()); 
    59.         System.out.println(person3.getName() + "的邮件内容是：" + person3.getEmail().getContent()); 
    60.     } 
    61. } 
    62. -------------------- 
    63. Output: 
    64. 张三的邮件内容是：请与今天12:30到二会议室参加会议... 
    65. 李四的邮件内容是：请与今天12:30到二会议室参加会议... 
    66. 王五的邮件内容是：请与今天12:30到二会议室参加会议...  
    public class Person implements Cloneable{
    /** 姓名 **/
    private String name;
    
    /** 电子邮件 **/
    private Email email;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Email getEmail() {
        return email;
    }

    public void setEmail(Email email) {
        this.email = email;
    }
    
    public Person(String name,Email email){
        this.name  = name;
        this.email = email;
    }
    
    public Person(String name){
        this.name = name;
    }

    protected Person clone() {
        Person person = null;
        try {
            person = (Person) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        return person;
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //写封邮件
        Email email = new Email("请参加会议","请与今天12:30到二会议室参加会议...");
        
        Person person1 =  new Person("张三",email);
        
        Person person2 =  person1.clone();
        person2.setName("李四");
        Person person3 =  person1.clone();
        person3.setName("王五");
        
        System.out.println(person1.getName() + "的邮件内容是：" + person1.getEmail().getContent());
        System.out.println(person2.getName() + "的邮件内容是：" + person2.getEmail().getContent());
        System.out.println(person3.getName() + "的邮件内容是：" + person3.getEmail().getContent());
    }
}
--------------------
Output:
张三的邮件内容是：请与今天12:30到二会议室参加会议...
李四的邮件内容是：请与今天12:30到二会议室参加会议...
王五的邮件内容是：请与今天12:30到二会议室参加会议...

          在该应用程序中，首先定义一封邮件，然后将该邮件发给张三、李四、王五三个人，由于他们是使用相同的邮件，并且仅有名字不同，所以使用张三该对象类拷贝李四、王五对象然后更改下名字即可。程序一直到这里都没有错，但是如果我们需要张三提前30分钟到，即把邮件的内容修改下：

    [java] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
    1. public class Client { 
    2.     public static void main(String[] args) { 
    3.         //写封邮件 
    4.         Email email = new Email("请参加会议","请与今天12:30到二会议室参加会议..."); 
    5.          
    6.         Person person1 =  new Person("张三",email); 
    7.          
    8.         Person person2 =  person1.clone(); 
    9.         person2.setName("李四"); 
    10.         Person person3 =  person1.clone(); 
    11.         person3.setName("王五"); 
    12.          
    13.         person1.getEmail().setContent("请与今天12:00到二会议室参加会议..."); 
    14.          
    15.         System.out.println(person1.getName() + "的邮件内容是：" + person1.getEmail().getContent()); 
    16.         System.out.println(person2.getName() + "的邮件内容是：" + person2.getEmail().getContent()); 
    17.         System.out.println(person3.getName() + "的邮件内容是：" + person3.getEmail().getContent()); 
    18.     } 
    19. } 
    public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //写封邮件
        Email email = new Email("请参加会议","请与今天12:30到二会议室参加会议...");
        
        Person person1 =  new Person("张三",email);
        
        Person person2 =  person1.clone();
        person2.setName("李四");
        Person person3 =  person1.clone();
        person3.setName("王五");
        
        person1.getEmail().setContent("请与今天12:00到二会议室参加会议...");
        
        System.out.println(person1.getName() + "的邮件内容是：" + person1.getEmail().getContent());
        System.out.println(person2.getName() + "的邮件内容是：" + person2.getEmail().getContent());
        System.out.println(person3.getName() + "的邮件内容是：" + person3.getEmail().getContent());
    }
}
           在这里同样是使用张三该对象实现对李四、王五拷贝，最后将张三的邮件内容改变为：请与今天12:00到二会议室参加会议...。但是结果是：
    [java] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
    1. 张三的邮件内容是：请与今天12:00到二会议室参加会议... 
    2. 李四的邮件内容是：请与今天12:00到二会议室参加会议... 
    3. 王五的邮件内容是：请与今天12:00到二会议室参加会议...  
    张三的邮件内容是：请与今天12:00到二会议室参加会议...
李四的邮件内容是：请与今天12:00到二会议室参加会议...
王五的邮件内容是：请与今天12:00到二会议室参加会议...

          这里我们就疑惑了为什么李四和王五的邮件内容也发送了改变呢？让他们提前30分钟到人家会有意见的！

          其实出现问题的关键就在于clone()方法上，我们知道该clone()方法是使用Object类的clone()方法，但是该方法存在一个缺陷，它并不会将对象的所有属性全部拷贝过来，而是有选择性的拷贝，基本规则如下：

          1、 基本类型

             如果变量是基本很类型，则拷贝其值，比如int、float等。

          2、 对象

              如果变量是一个实例对象，则拷贝其地址引用，也就是说此时新对象与原来对象是公用该实例变量。

          3、 String字符串

             若变量为String字符串，则拷贝其地址引用。但是在修改时，它会从字符串池中重新生成一个新的字符串，原有紫都城对象保持不变。

          基于上面上面的规则，我们很容易发现问题的所在，他们三者公用一个对象，张三修改了该邮件内容，则李四和王五也会修改，所以才会出现上面的情况。对于这种情况我们还是可以解决的，只需要在clone()方法里面新建一个对象，然后张三引用该对象即可：

    [java] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
    1. protected Person clone() { 
    2.         Person person = null; 
    3.         try { 
    4.             person = (Person) super.clone(); 
    5.             person.setEmail(new Email(person.getEmail().getObject(),person.getEmail().getContent())); 
    6.         } catch (CloneNotSupportedException e) { 
    7.             e.printStackTrace(); 
    8.         } 
    9.          
    10.         return person; 
    11.     } 
    protected Person clone() {
        Person person = null;
        try {
            person = (Person) super.clone();
            person.setEmail(new Email(person.getEmail().getObject(),person.getEmail().getContent()));
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        return person;
    }

          所以：浅拷贝只是Java提供的一种简单的拷贝机制，不便于直接使用。

          对于上面的解决方案还是存在一个问题，若我们系统中存在大量的对象是通过拷贝生成的，如果我们每一个类都写一个clone()方法，并将还需要进行深拷贝，新建大量的对象，这个工程是非常大的，这里我们可以利用序列化来实现对象的拷贝。

           二、利用序列化实现对象的拷贝

          如何利用序列化来完成对象的拷贝呢？在内存中通过字节流的拷贝是比较容易实现的。把母对象写入到一个字节流中，再从字节流中将其读出来，这样就可以创建一个新的对象了，并且该新对象与母对象之间并不存在引用共享的问题，真正实现对象的深拷贝。

    [java] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
    1. public class CloneUtils { 
    2.     @SuppressWarnings("unchecked") 
    3.     public static <T extends Serializable> T clone(T obj){ 
    4.         T cloneObj = null; 
    5.         try { 
    6.             //写入字节流 
    7.             ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream(); 
    8.             ObjectOutputStream obs = new ObjectOutputStream(out); 
    9.             obs.writeObject(obj); 
    10.             obs.close(); 
    11.              
    12.             //分配内存，写入原始对象，生成新对象 
    13.             ByteArrayInputStream ios = new ByteArrayInputStream(out.toByteArray()); 
    14.             ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(ios); 
    15.             //返回生成的新对象 
    16.             cloneObj = (T) ois.readObject(); 
    17.             ois.close(); 
    18.         } catch (Exception e) { 
    19.             e.printStackTrace(); 
    20.         } 
    21.         return cloneObj; 
    22.     } 
    23. } 
    public class CloneUtils {
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <T extends Serializable> T clone(T obj){
        T cloneObj = null;
        try {
            //写入字节流
            ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream obs = new ObjectOutputStream(out);
            obs.writeObject(obj);
            obs.close();
            
            //分配内存，写入原始对象，生成新对象
            ByteArrayInputStream ios = new ByteArrayInputStream(out.toByteArray());
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(ios);
            //返回生成的新对象
            cloneObj = (T) ois.readObject();
            ois.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return cloneObj;
    }
}

          使用该工具类的对象必须要实现Serializable接口，否则是没有办法实现克隆的。

    [html] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
    1. public class Person implements Serializable{ 
    2.     private static final long serialVersionUID = 2631590509760908280L; 
    3.  
    4.     .................. 
    5.     //去除clone()方法 
    6.  
    7. } 
    8.  
    9. public class Email implements Serializable{ 
    10.     private static final long serialVersionUID = 1267293988171991494L; 
    11.      
    12.     .................... 
    13. } 
    public class Person implements Serializable{
    private static final long serialVersionUID = 2631590509760908280L;

    ..................
    //去除clone()方法

}

public class Email implements Serializable{
    private static final long serialVersionUID = 1267293988171991494L;
    
    ....................
}

          所以使用该工具类的对象只要实现Serializable接口就可实现对象的克隆，无须继承Cloneable接口实现clone()方法。

    [java] view plaincopyprint?在CODE上查看代码片派生到我的代码片
    1. public class Client { 
    2.     public static void main(String[] args) { 
    3.         //写封邮件 
    4.         Email email = new Email("请参加会议","请与今天12:30到二会议室参加会议..."); 
    5.          
    6.         Person person1 =  new Person("张三",email); 
    7.          
    8.         Person person2 =  CloneUtils.clone(person1); 
    9.         person2.setName("李四"); 
    10.         Person person3 =  CloneUtils.clone(person1); 
    11.         person3.setName("王五"); 
    12.         person1.getEmail().setContent("请与今天12:00到二会议室参加会议..."); 
    13.          
    14.         System.out.println(person1.getName() + "的邮件内容是：" + person1.getEmail().getContent()); 
    15.         System.out.println(person2.getName() + "的邮件内容是：" + person2.getEmail().getContent()); 
    16.         System.out.println(person3.getName() + "的邮件内容是：" + person3.getEmail().getContent()); 
    17.     } 
    18. } 
    19. ------------------- 
    20. Output: 
    21. 张三的邮件内容是：请与今天12:00到二会议室参加会议... 
    22. 李四的邮件内容是：请与今天12:30到二会议室参加会议... 
    23. 王五的邮件内容是：请与今天12:30到二会议室参加会议...  
    public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //写封邮件
        Email email = new Email("请参加会议","请与今天12:30到二会议室参加会议...");
        
        Person person1 =  new Person("张三",email);
        
        Person person2 =  CloneUtils.clone(person1);
        person2.setName("李四");
        Person person3 =  CloneUtils.clone(person1);
        person3.setName("王五");
        person1.getEmail().setContent("请与今天12:00到二会议室参加会议...");
        
        System.out.println(person1.getName() + "的邮件内容是：" + person1.getEmail().getContent());
        System.out.println(person2.getName() + "的邮件内容是：" + person2.getEmail().getContent());
        System.out.println(person3.getName() + "的邮件内容是：" + person3.getEmail().getContent());
    }
}
-------------------
Output:
张三的邮件内容是：请与今天12:00到二会议室参加会议...
李四的邮件内容是：请与今天12:30到二会议室参加会议...
王五的邮件内容是：请与今天12:30到二会议室参加会议...

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           参考文献《编写高质量代码 改善Java程序的151个建议》----秦小波
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