谈谈 Java 的克隆

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为什么要克隆对象

做开发很少用到克隆的。我能想得到的是用于调用方法时作为参数传递，为了保证方法调用前后对象的内部结构不被破坏，可以克隆一个对象作为参数传递。

使类具有克隆能力

有人可能注意到 Object 类中有一个 native 方法clone

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

访问修饰符是 protected，缺省的情况下Object 及其子类对象无法在别的类中访问 clone()，等同于所有类缺省没有克隆能力。

要具备克隆能力，必须实现 Cloneable 接口：

public interface Cloneable {
}

奇怪的是，这个接口是空的。然而不用想那么多，这只是个标记而已，同为标记接口的还有 java.io.Serializable 等。

Cloneable 存在有两个理由：

出于安全考虑，不想让所有的类都具有克隆能力，要求若想克隆必须实现此接口；
某个引用向上转型为基类后，你就不知道它是否能克隆，此时可以使用 instanceof 关键字检查该引用是否指向一个可克隆的对象。

要具备克隆能力，必须重写父类的 clone() 方法，同时将访问修饰符改为 public，必须使用 super.clone() 进行（浅）克隆。

super.clone() 做了什么

Object 中的 clone() 识别你要复制的是哪一个对象，然后为此对象分配空间，并进行对象的复制，将原始对象的内容一一复制到新对象的存储空间中。

需要注意的是这里的复制是浅层复制（浅层克隆 shadow clone），下面举一个浅层复制的例子：

public class Student implements Cloneable {private int age;private String name;private Teacher teacher;public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public Teacher getTeacher() {return teacher;}public void setTeacher(Teacher teacher) {this.teacher = teacher;}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"age=" + age +", name='" + name + '\'' +", teacher=" + ((getTeacher() == null)?"未知":getTeacher().getName()) +'}';}public Object clone(){try {return super.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {return null;}}}

public class Teacher {private String name;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}
}

public class CloneTest {public static void main(String[] args){Student s1 = new Student();s1.setAge(20);s1.setName("xiaoming");Teacher teacher = new Teacher();teacher.setName("wang");s1.setTeacher(teacher);System.out.println(s1);Student s2 = (Student) s1.clone();System.out.println(s2);s1.setAge(30);s1.setName("xiaohong");teacher.setName("li");System.out.println(s1);System.out.println(s2);}}

输出为：

Student{age=20, name='xiaoming', teacher=wang}

Student{age=20, name='xiaoming', teacher=wang}

Student{age=30, name='xiaohong', teacher=li}

Student{age=20, name='xiaoming', teacher=li}

s1.setAge(30) 和 s1.setName("xiaohong") 都没有影响到克隆对象 s2。为什么? 这里说说我的理解。

基本数据类型或装箱基本数据类型在方法中作为参数传递的时候，都是传递的值的拷贝，所以单从它来讲已经做到了深层克隆。

String 类型你可以理解为是不可变的，一旦你做了改变（比如使用连接符做拼接），它也就变成另外一个对象了，不会影响到原对象，所以单从它来讲也做到了深层克隆。

teacher.setName("li") 影响到了克隆对象 s2，所以整个学生对象的克隆是浅层克隆。想要实现深层克隆，做以下修改：

public class Teacher implements Cloneable {private String name;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public Object clone(){try {return super.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {return null;}}
}

Student的clone()修改为：

public Object clone() {try {Student student = (Student)super.clone();student.setTeacher((Teacher)student.getTeacher().clone());return student;} catch (Exception e) {return null;}
}

输出为：

Student{age=20, name='xiaoming', teacher=wang}

Student{age=20, name='xiaoming', teacher=wang}

Student{age=30, name='xiaohong', teacher=li}

Student{age=20, name='xiaoming', teacher=wang}

通过序列化进行深层拷贝

按照上面的深层克隆方法，如果类的结构不同，clone() 代码逻辑就不同，而且还可能涉及到大量的遍历和判断等复杂的操作。

嫌麻烦? 试试用序列化做深层拷贝吧。将对象进行序列化后再进行反序列化，其效果相当于克隆对象。

下面改改代码来证明这句话：

public class Student2 implements Serializable {private static final long serialVersionUID = -4890130009355939897L;private int age;private String name;private Teacher2 teacher;public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public Teacher2 getTeacher() {return teacher;}public void setTeacher(Teacher2 teacher) {this.teacher = teacher;}@Overridepublic String toString() {return "Student2{" +"age=" + age +", name='" + name + '\'' +", teacher=" + ((getTeacher() == null)?"未知":getTeacher().getName()) +'}';}}

public class Teacher2 implements Serializable {private String name;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}}

public class CloneTest2 {public static void main(String[] args) throws Exception{Student2 s2 = new Student2();s2.setAge(20);s2.setName("xiaoming");Teacher2 teacher2 = new Teacher2();teacher2.setName("wang");s2.setTeacher(teacher2);System.out.println(s2);ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();ObjectOutputStream objOutputStream = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream);objOutputStream.writeObject(s2);ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(byteArrayOutputStream.toByteArray());ObjectInputStream objInputStream = new ObjectInputStream(byteArrayInputStream);Student2 s22 = (Student2) objInputStream.readObject();System.out.println(s22.toString());s2.setAge(30);s2.setName("xiaohong");teacher2.setName("li");System.out.println(s2.toString());System.out.println(s22.toString());}}

输出：

Student2{age=20, name='xiaoming', teacher=wang}

Student2{age=20, name='xiaoming', teacher=wang}

Student2{age=30, name='xiaohong', teacher=li}

Student2{age=20, name='xiaoming', teacher=wang}

几行序列化和反序列化代码，简单粗暴，适合绝大多数情况，再也不用为复杂的克隆逻辑而担忧了。

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