深拷贝/浅拷贝精讲

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一、值类型 vs 引用类型

对象拷贝在我们日常写代码的时候基本上是刚性需求，经常遇到，只不过很多人天天忙于写业务，忽视了一些细节问题和理解，有时候这方面一旦出了问题，就不太容易排查了。 好好梳理一下。

这两个概念的准确区分，对于深、浅拷贝问题的理解非常重要。

所以来到Java的世界，我们要习惯用引用去操作对象。在Java中，像数组、类Class、枚举Enum、Integer包装类等等，就是典

型的引用类型，所以操作时一般来说采用的也是引用传递的方式；

但是Java的语言级基础数据类型，诸如intcolor{red}{int}int这些基本类型，操作时一般采取的则是值传递的方式，所以有时候也称它为值类型。

为了便于下文的讲述和举例，我们这里先定义两个类：Student和Major，分别表示「学生」以及「所学的专业」，二者是包含关系：

// 学生的所学专业
public class Major {
    private String majorName; // 专业名称
    private long majorId;     // 专业代号
    
    // ... 其他省略 ...
}

// 学生
public class Student {
    private String name;  // 姓名
    private int age;      // 年龄
    private Major major;  // 所学专业
    
    // ... 其他省略 ...
}


二、 赋值 vs 浅拷贝 vs 深拷贝

1. 对象赋值

赋值是日常编程过程中最常见的操作，最简单的比如：

Student codeSheep = new Student();
Student codePig = codeSheep;

严格来说，这种不能算是对象拷贝，因为拷贝的仅仅只是引用关系，并没有生成新的实际对象：

2. 浅拷贝

浅拷贝属于对象克隆方式的一种，重要的特性体现在这个 「浅」 字上。

比如我们试图通过studen1实例，拷贝得到student2，如果是浅拷贝这种方式，大致模型可以示意成如下所示的样子：


很明显，值类型的字段会复制一份，而引用类型的字段拷贝的仅仅是引用地址，而该引用地址指向的
实际对象空间其实只有一份。

一图胜前言，我想上面这个图已经表现得很清楚了。

3. 深拷贝

深拷贝相较于上面所示的浅拷贝，除了值类型字段会复制一份，引用类型字段所指向的对象，会在内存中也创建一个副本，就像这个样子：

原理很清楚明了，下面来看看具体的代码实现吧。

三、 浅拷贝代码实现

还以上文的例子来讲，我想通过student1拷贝得到student2，浅拷贝的典型实现方式是：让被复制对象的类实现Cloneable接口，并重写clone()方法即可。

以上面的Student类拷贝为例：

public class Student implements Cloneable {

    private String name;  // 姓名
    private int age;      // 年龄
    private Major major;  // 所学专业

    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
    
    // ... 其他省略 ...

}

然后我们写个测试代码，一试便知：

public class Test {

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {

        Major m = new Major("计算机科学与技术",666666);
        Student student1 = new Student( "CodeSheep", 18, m );
        
        // 由 student1 拷贝得到 student2
        Student student2 = (Student) student1.clone();

        System.out.println( student1 == student2 );
        System.out.println( student1 );
        System.out.println( student2 );
        System.out.println( "n" );

        // 修改student1的值类型字段
        student1.setAge( 35 );
        
        // 修改student1的引用类型字段
        m.setMajorName( "电子信息工程" );
        m.setMajorId( 888888 );

        System.out.println( student1 );
        System.out.println( student2 );

    }
}

运行得到如下结果：


从结果可以看出：

• student1==student2打印false，说明clone()方法的确克隆出了一个新对象；
• 修改值类型字段并不影响克隆出来的新对象，符合预期；
• 而修改了student1内部的引用对象，克隆对象student2也受到了波及，说明内部还是关联在一起的

四、 深拷贝代码实现

1. 深度遍历式拷贝

虽然clone()方法可以完成对象的拷贝工作，但是注意：clone()方法默认是浅拷贝行为，就像上面的例子一样。若想实现深拷贝需覆写 clone()方法实现引用对象的深度遍历式拷贝，进行地毯式搜索。

所以对于上面的例子，如果想实现深拷贝，首先需要对更深一层次的引用类Major做改造，让其也实现Cloneable接口并重写clone()方法：

public class Major implements Cloneable {

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
    
    // ... 其他省略 ...
}

其次我们还需要在顶层的调用类中重写clone方法，来调用引用类型字段的clone()方法实现深度拷贝，对应到本文那就是Student类：

public class Student implements Cloneable {

    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Student student = (Student) super.clone();
        student.major = (Major) major.clone(); // 重要！！！
        return student;
    }
    
    // ... 其他省略 ...
}

这时候上面的测试用例不变，运行可得结果：
很明显，这时候student1和student2两个对象就完全独立了，不受互相的干扰。

2. 利用反序列化实现深拷贝

2.1.序列化是干啥用的？

• 序列化：把Java对象转换为字节序列。
• 反序列化：把字节序列恢复为原先的Java对象。
  

2.2. 对象如何序列化？

对象的持久化和反持久化需要靠程序员在代码里手动显式地进行序列化和反序列化还原的动作。

举个例子，假如我们要对Student类对象序列化到一个名为student.txt的文本文件中，然后再通过文本文件反序列化成Student类对象：

注意:

2.3. 利用反序列化实现深拷贝

利用反序列化技术，我们也可以从一个对象深拷贝出另一个复制对象，而且这货在解决多层套娃式的深拷贝问题时效果出奇的好。

所以我们这里改造一下Student类，让其clone()方法通过序列化和反序列化的方式来生成一个原对象的深拷贝副本：

public class Student implements Serializable {

    private String name;  // 姓名
    private int age;      // 年龄
    private Major major;  // 所学专业

    public Student clone() {
        try {
            // 将对象本身序列化到字节流
            ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream objectOutputStream =
                    new ObjectOutputStream( byteArrayOutputStream );
            objectOutputStream.writeObject( this );

            // 再将字节流通过反序列化方式得到对象副本
            ObjectInputStream objectInputStream =
                    new ObjectInputStream( new ByteArrayInputStream( byteArrayOutputStream.toByteArray() ) );
            return (Student) objectInputStream.readObject();

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return null;
    }
    
    // ... 其他省略 ...
}

当然这种情况下要求被引用的子类（比如这里的Major类）也必须是可以序列化的，即实现了Serializable接口：

public class Major implements Serializable {
  
  // ... 其他省略 ...
    
}

这时候测试用例完全不变，直接运行，也可以得到如下结果：


很明显，这时候student1和student2两个对象也是完全独立的，不受互相的干扰，深拷贝完成。

原文链接:Road 2 Coding

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