浅析Java中的深拷贝和浅拷

2022-11-12 11:49:30

 

浅析Java中的深拷贝和浅拷贝

原文链接：

http://blog.csdn.net/tounaobun/article/details/8491392

假如说你想复制一个简单变量。很简单：

  1. int apples = 5;
  2. 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：

  1. class Student {
  2. private int number;
  3. public int getNumber() {
  4. return number;
  5. }
  6. public void setNumber(int number) {
  7. this.number = number;
  8. }
  9. }
  10. public class Test {
  11. public static void main(String args[]) {
  12. Student stu1 = new Student();
  13. stu1.setNumber(12345);
  14. Student stu2 = stu1;
  15. System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
  16. System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());
  17. }
  18. }
打印结果：
  1. 学生1:12345
  2. 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：

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

打印结果:

  1. 学生1:54321
  2. 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：

浅析Java中的深拷贝和浅拷

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：

  1. class Student implements Cloneable{
  2. private int number;
  3. public int getNumber() {
  4. return number;
  5. }
  6. public void setNumber(int number) {
  7. this.number = number;
  8. }
  9. @Override
  10. public Object clone() {
  11. Student stu = null;
  12. try{
  13. stu = (Student)super.clone();
  14. }catch(CloneNotSupportedException e) {
  15. e.printStackTrace();
  16. }
  17. return stu;
  18. }
  19. }
  20. public class Test {
  21. public static void main(String args[]) {
  22. Student stu1 = new Student();
  23. stu1.setNumber(12345);
  24. Student stu2 = (Student)stu1.clone();
  25. System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
  26. System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());
  27. stu2.setNumber(54321);
  28. System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
  29. System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());
  30. }
  31. }

打印结果：

[plain] view plaincopyprint?

  1. 学生1:12345
  2. 学生2:12345
  3. 学生1:12345
  4. 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：

  1. 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。

  1. class Address  {
  2. private String add;
  3. public String getAdd() {
  4. return add;
  5. }
  6. public void setAdd(String add) {
  7. this.add = add;
  8. }
  9. }
  10. class Student implements Cloneable{
  11. private int number;
  12. private Address addr;
  13. public Address getAddr() {
  14. return addr;
  15. }
  16. public void setAddr(Address addr) {
  17. this.addr = addr;
  18. }
  19. public int getNumber() {
  20. return number;
  21. }
  22. public void setNumber(int number) {
  23. this.number = number;
  24. }
  25. @Override
  26. public Object clone() {
  27. Student stu = null;
  28. try{
  29. stu = (Student)super.clone();
  30. }catch(CloneNotSupportedException e) {
  31. e.printStackTrace();
  32. }
  33. return stu;
  34. }
  35. }
  36. public class Test {
  37. public static void main(String args[]) {
  38. Address addr = new Address();
  39. addr.setAdd("杭州市");
  40. Student stu1 = new Student();
  41. stu1.setNumber(123);
  42. stu1.setAddr(addr);
  43. Student stu2 = (Student)stu1.clone();
  44. System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
  45. System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());
  46. }
  47. }

打印结果：

  1. 学生1:123,地址:杭州市
  2. 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。

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

打印结果：

  1. 学生1:123,地址:杭州市
  2. 学生2:123,地址:杭州市
  3. 学生1:123,地址:西湖区
  4. 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：

  1. package abc;
  2. class Address implements Cloneable {
  3. private String add;
  4. public String getAdd() {
  5. return add;
  6. }
  7. public void setAdd(String add) {
  8. this.add = add;
  9. }
  10. @Override
  11. public Object clone() {
  12. Address addr = null;
  13. try{
  14. addr = (Address)super.clone();
  15. }catch(CloneNotSupportedException e) {
  16. e.printStackTrace();
  17. }
  18. return addr;
  19. }
  20. }
  21. class Student implements Cloneable{
  22. private int number;
  23. private Address addr;
  24. public Address getAddr() {
  25. return addr;
  26. }
  27. public void setAddr(Address addr) {
  28. this.addr = addr;
  29. }
  30. public int getNumber() {
  31. return number;
  32. }
  33. public void setNumber(int number) {
  34. this.number = number;
  35. }
  36. @Override
  37. public Object clone() {
  38. Student stu = null;
  39. try{
  40. stu = (Student)super.clone();   //浅复制
  41. }catch(CloneNotSupportedException e) {
  42. e.printStackTrace();
  43. }
  44. stu.addr = (Address)addr.clone();   //深度复制
  45. return stu;
  46. }
  47. }
  48. public class Test {
  49. public static void main(String args[]) {
  50. Address addr = new Address();
  51. addr.setAdd("杭州市");
  52. Student stu1 = new Student();
  53. stu1.setNumber(123);
  54. stu1.setAddr(addr);
  55. Student stu2 = (Student)stu1.clone();
  56. System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
  57. System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());
  58. addr.setAdd("西湖区");
  59. System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
  60. System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());
  61. }
  62. }

打印结果：

  1. 学生1:123,地址:杭州市
  2. 学生2:123,地址:杭州市
  3. 学生1:123,地址:西湖区
  4. 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:

  1. /**
  2. * Return a copy of this object.
  3. */
  4. public Object clone() {
  5. Date d = null;
  6. try {
  7. d = (Date)super.clone();
  8. if (cdate != null) {
  9. d.cdate = (BaseCalendar.Date) cdate.clone();
  10. }
  11. } catch (CloneNotSupportedException e) {} // Won't happen
  12. return d;
  13. }

该类其实也属于深度复制。

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