Java 浅拷贝和深拷贝

一看就懂的,java深拷贝浅拷贝

将一个对象的引用复制给另外一个对象,一共有三种方式。第一种方式是直接赋值,第二种方式是浅拷贝,第三种是深拷贝。所以大家知道了哈,这三种概念实际上都是为了拷贝对象啊。
 

1、直接赋值

好,下面我们先看第一种方式,直接赋值。在Java中,A a1 = a2,我们需要理解的是这实际上复制的是引用,也就是说a1和a2指向的是同一个对象。因此,当a1变化的时候,a2里面的成员变量也会跟着变化。各位,请看下面的代码吧!
 
/* 建立类 */
class Resume {
private String name; //姓名
private String sex; //性别
private int age; //年龄
private String experience; //工作经历 public Resume(String name, String sex, int age) {
this.name = name;
this.sex = sex;
this.age = age;
} public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public int getAge() {
return age;
} public void setExperience(String experience) {
this.experience = experience;
}
public String getExperience() {
return experience;
} public void displayResume() {
System.out.println("姓名:"+name+" 性别:"+sex+" 年龄:"+age);
System.out.println("工作经历:"+experience);
}
} public class MainClass {
public static void main(String[] args) {
Resume zhangsan = new Resume("zhangsan","男",24);
zhangsan.setExperience("2009-2013就读于家里蹲大学,精通JAVA,C,C++,C#等代码复制");
zhangsan.displayResume();
Resume zhangsan1 = zhangsan;
zhangsan1.setExperience("2009-2013就读于家里蹲大学,精通JAVA,C,C++,C#等");
zhangsan.displayResume();
zhangsan1.displayResume();
}
}

程序运行结果

姓名:zhangsan 性别:男 年龄:24
工作经历:2009-2013就读于家里蹲大学,精通JAVA,C,C++,C#等代码复制
姓名:zhangsan 性别:男 年龄:24
工作经历:2009-2013就读于家里蹲大学,精通JAVA,C,C++,C#等
姓名:zhangsan 性别:男 年龄:24
工作经历:2009-2013就读于家里蹲大学,精通JAVA,C,C++,C#等

在本程序中,生成了一份zhangsan的简历。之后又复制了一份简历zhangsan1,可见zhangsan1中工作经历发生变化时,zhangsan的工作经历也发生了变化。

2、浅拷贝

上面直接赋值的结果,有时候可能并不是我们所想要的。就像我们投简历的时候,可能会根据应聘公司的类型做出相应的调整,如果是投技术类的工作可能会偏技术一点;如果是投国企啊什么之类的,社会经历学生工作什么的可能也是很重要的一部分。所以我们不需要当我们修改一份简历的时候,所有的简历都变调。不然到时候投技术类的公司又得改回来。说了这么多,我们也就是希望,把a1赋值给a2之后,a1和a2能保持独立,不要互相影响。
 
实现上面想法之一的方法就是Object的Clone()函数了。在这里,我们需要了解clone()主要做了些什么,创建一个新对象,然后将当前对象的非静态字段复制到该新对象,如果字段是值类型的,那么对该字段执行复制;如果该字段是引用类型的话,则复制引用但不复制引用的对象。因此,原始对象及其副本引用同一个对象。
好,我们先看这一段话的前一部分,如果字段是值类型,则直接复制。如下面程序所示
 
/* 建立类,实现Clone方法  */
class Resume implements Cloneable{
private String name; //姓名
private String sex; //性别
private int age; //年龄
private String experience; //工作经历 public Resume(String name, String sex, int age) {
this.name = name;
this.sex = sex;
this.age = age;
} public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public int getAge() {
return age;
} public void setExperience(String experience) {
this.experience = experience;
}
public String getExperience() {
return experience;
} public void displayResume() {
System.out.println("姓名:"+name+" 性别:"+sex+" 年龄:"+age);
System.out.println("工作经历:"+experience);
} public Object clone() {
try {
return (Resume)super.clone();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
} public class MainClass {
public static void main(String[] args) {
Resume zhangsan = new Resume("zhangsan","男",24);
zhangsan.setExperience("2009-2013就读于家里蹲大学,精通JAVA,C,C++,C#等代码拷贝和粘贴");
zhangsan.displayResume();
Resume zhangsan1 = (Resume)zhangsan.clone();
zhangsan1.setAge(23);
zhangsan1.displayResume();
Resume zhangsan2 = (Resume)zhangsan.clone();
zhangsan2.setExperience("2009-2013就读于家里蹲大学,精通JAVA,C,C++,C#等代码");
zhangsan2.displayResume();
zhangsan.displayResume();
}
}

程序运行结果

姓名:zhangsan 性别:男 年龄:24
工作经历:2009-2013就读于家里蹲大学,精通JAVA,C,C++,C#等代码拷贝和粘贴
姓名:zhangsan 性别:男 年龄:23
工作经历:2009-2013就读于家里蹲大学,精通JAVA,C,C++,C#等代码拷贝和粘贴
姓名:zhangsan 性别:男 年龄:24
工作经历:2009-2013就读于家里蹲大学,精通JAVA,C,C++,C#等代码
姓名:zhangsan 性别:男 年龄:24
工作经历:2009-2013就读于家里蹲大学,精通JAVA,C,C++,C#等代码拷贝和粘贴
由程序的运行结果可以看出,我们实现了a1和a2引用的独立。
 
但是什么叫“如果该字段是引用类型的话,则复制引用但不复制引用的对象。因此,原始对象及其副本引用同一个对象。”,到底什么意思?不用着急,我们接下来看下面一段程序:
class Experience {  

    private String educationBackground;
private String skills; public void setExperience(String educationBackground, String skills) {
// TODO Auto-generated constructor stub
this.educationBackground = educationBackground;
this.skills = skills;
}
public String toString() {
return educationBackground + skills;
}
} /* 建立类,实现Clone方法 */
class Resume implements Cloneable{
private String name; //姓名
private String sex; //性别
private int age; //年龄
private Experience experience; //工作经历 public Resume(String name, String sex, int age) {
this.name = name;
this.sex = sex;
this.age = age;
this.experience = new Experience();
} public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public int getAge() {
return age;
} public Experience getExperience() {
return experience;
} public void setExperience(String educationBackground, String skills) {
experience.setExperience(educationBackground, skills);
} public void displayResume() {
System.out.println("姓名:"+name+" 性别:"+sex+" 年龄:"+age);
System.out.println("工作经历:"+experience.toString());
} public Object clone() {
try {
return (Resume)super.clone();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
} public class MainClass {
public static void main(String[] args) {
Resume zhangsan = new Resume("zhangsan","男",24);
zhangsan.setExperience("2009-2013就读于家里蹲大学","精通JAVA,C,C++,C#等代码拷贝和粘贴");
zhangsan.displayResume(); Resume zhangsan2 = (Resume)zhangsan.clone();
zhangsan2.setExperience("2009-2013就读于家里蹲大学","精通JAVA,C,C++,C#等");
zhangsan2.displayResume();
zhangsan.displayResume();
zhangsan2.displayResume();
}
}

程序运行结果:

姓名:zhangsan 性别:男 年龄:24
工作经历:2009-2013就读于家里蹲大学精通JAVA,C,C++,C#等代码拷贝和粘贴
姓名:zhangsan 性别:男 年龄:24
工作经历:2009-2013就读于家里蹲大学精通JAVA,C,C++,C#等
姓名:zhangsan 性别:男 年龄:24
工作经历:2009-2013就读于家里蹲大学精通JAVA,C,C++,C#等
姓名:zhangsan 性别:男 年龄:24
工作经历:2009-2013就读于家里蹲大学精通JAVA,C,C++,C#等

我们看一下上面两段程序差异在哪儿,第一段程序的工作经历是作为Resume类的一个普通的成员变量,也就是值属性。而后面一段程序中,工作经历Experience是一个类。结合上面程序的运行结果,我们再来理解“如果该字段是引用类型的话,则复制引用但不复制引用的对象。因此,原始对象及其副本引用同一个对象。”其实也就是说,zhangsan和zhangsan2里面的Experience类指向的是同一个对象嘛!那不管是zhangsan里面的Experience变化,还是zhangsan2里面的Experience变化都会影响另外一个啊。

3、深拷贝

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:

rotected 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。

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。

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。

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。

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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