内功心法 -- Java中的深拷贝和浅拷贝

写在前面的话：读书破万卷，编码如有神
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这篇博客主要来谈谈"Java中的深拷贝和浅拷贝"的相关知识，主要内容包括：

1.概述

2.复制对象 or 复制引用

3.深拷贝 or 浅拷贝

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1、概述                                                                                

　　clone顾名思义就是克隆的意思，在Java语言中clone方法被调用会复制对象。所谓的复制对象，首先要分配一个和源对象同样大小的内存空间，在这个内存空间中创建一个新的对象。那么在Java语言中，有几种方式可以创建对象呢?　　

　　方法一: 使用new操作符创建一个对象

　　方法二: 使用clone方法克隆一个对象

那么上面这两种方式有什么相同和不同呢? new操作符的本意是分配内存,程序执行到new操作符时,首先去看看new操作符后面的数据类型，因为知道了数据类型，才能知道要分配多大的内存空间。分配完内存之后，再调用构造函数填充对象的各个域，这一步叫做对象的初始化，构造方法返回后，一个对象创建完毕，可以把它的引用（地址）发布到外部，在外部就可以使用这个引用操作这个对象了。而clone在第一步是和new操作符相似的，都是进行内存空间的分配，调用clone方法时分配的内存和源对象(即调用clone方法的对象)相同。然后再使用原对象中对应的各个域填充新对象的域，填充完成之后clone方法返回，一个新的相同的对象被创建，同样可以把这个新对象的引用发布到外部。

2、复制对象 or 复制引用                                                         

在Java中，以下类似的代码非常常见:

public class Student implements Cloneable{

    private int StuId;
    private String StuName;
    private int StuAge;
    
    public Student(int stuId, String stuName, int stuAge) {
        super();
        StuId = stuId;
        StuName = stuName;
        StuAge = stuAge;
    }
    
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

public class CloneTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Student stu1 = new Student(0,"zhangsan",20);        
        Student stu2 = stu1;
        
        System.out.println("stu1 = " + stu1);
        System.out.println("stu2 = " + stu2);
    }
}

运行结果:
stu1 = Student@3c635421
stu2 = Student@3c635421

从运行的结果可以看出：打印的地址值是一样的，既然地址都是一样的，那么肯定是同一个对象。stu1和stu2只是引用而已，它们都指向了一个相同的对象Student(0,"zhangsan",20);可以把这种现象叫做引用的复制。执行完上面的代码之后，内存中的情况如下图：

而下面的代码是真正的实现了克隆一个对象:

public class CloneTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Student stu3 = new Student(1,"lisi",20);
        Student stu4 = (Student) stu3.clone();
        System.out.println("stu3 = " + stu3);
        System.out.println("stu4 = " + stu4);
    }
}

运行结果:
stu3 = Student@7bc2f501
stu4 = Student@3c635421

从打印的结果可以看出,两个对象的地址是不同的，也就是说创建了新的对象，而不是把源对象的地址赋给了一个新的引用变量。

执行完以上代码后，内存中的情况如下图：

3、深拷贝 or 浅拷贝　                                                               　

　　在上面的示例代码中,Student中有三个成员变量，分别是StuId、StuName、StuAge,其中StuName是String类型，StuId和StuAge是int类型。由于StuId和StuAge是基本数据类型，那么对它们的拷贝没有什么疑议,直接将一个4字节的整数值拷贝过来就可以了。但是StuName是String类型，它只是一个引用，指向一个真正的String对象，那么对它的拷贝分为两种方式： 直接将源对象中的StuName的引用值拷贝给新对象的StuName字段，或者是根据原Student对象中的StuName指向的字符串对象创建一个新的相同的字符串对象，将这个新字符串对象的引用赋值给新拷贝的Student对象的StuName字段。这两种拷贝方式分别是浅拷贝和深拷贝。

深拷贝和浅拷贝的原理如下图所示：

下面通过代码进行验证，如果两个Student对象的StuName的地址值相同,说明两个对象的StuName都指向了同一个String对象，也就是浅拷贝;而如果两个对象的StuName的地址值不同,那么就说明指向不同的String对象,也就是在拷贝Student对象的时候，同时拷贝了StuName引用的对象，也就是深拷贝，代码如下：

public class CloneTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Student stu1 = new Student(0,"zhangsan",20);        
        Student stu2 = (Student) stu1.clone();
        
        System.out.println("stu1 = " + stu1);
        System.out.println("stu2 = " + stu2);
        
        System.out.println("stu1.StuName == stu2.StuName : " + (stu1.getStuName()==stu2.getStuName()));
    }
}

运行结果:
stu1 = Student@1df0a2a0
stu2 = Student@2144c5bb
stu1.StuName == stu2.StuName : true

从运行结果可以看出，Object中默认的的clone方法执行的是浅拷贝。