淺拷貝 vs 深拷貝
Hey guys ，這里是程序員cxuan，歡迎你收看我最新一期的文章。這篇文章我們來聊聊淺拷貝和深拷貝那些事兒。
Java 對象拷貝是為對象賦值的一種方式，簡單來說就是創(chuàng)建一個和原對象相同的對象，新創(chuàng)建的對象是原對象的一個副本，面試官賊拉喜歡在面試的時候問一問你淺拷貝和深拷貝的原理。因為它涉及到對象的引用關(guān)系，涉及到 Java 是傳值還是傳遞引用關(guān)系，這通常是面試的重點。所以在聊深拷貝和淺拷貝之前，我們先來聊一聊引用關(guān)系。
關(guān)于引用
在 Java 中，除了基本數(shù)據(jù)類型（四類八種數(shù)據(jù)類型）之外，還存在引用數(shù)據(jù)類型。一般使用 = 號做賦值操作的時候，對于基本數(shù)據(jù)類型，實際上是拷貝的它的值，但是對于對象而言，其實賦值的只是這個對象的引用，也就是將原對象的引用傳遞過去，但是他們實際上還是指向的同一個對象。如下代碼所示
public class Food{
String name;
int num;
String taste;
constructor()
get and set()
toString()
}
測試類：
public static void main(String[] args) {
int i1 = 10;
int i2 = i1; // 基本數(shù)據(jù)類型的拷貝，拷貝值
System.out.println("i2 = " + i2);
Food milk = new Food("milk",1,"fragrance");
Food food = milk;
System.out.printf("food = " + food);
System.out.println("milk = " + milk); // milk 和 food 都指向同一個堆內(nèi)存對象
}
如果用圖表示的話，應(yīng)該是下面這樣的：
不用糾結(jié) Java 中到底是值傳遞還是引用傳遞這種無意義的爭論中，你只要記得對于基本數(shù)據(jù)類型，傳遞的是數(shù)據(jù)類型的值，而對于引用類型來說，傳遞的是對象的引用，也就是對象的地址就可以了。
關(guān)于淺拷貝和深拷貝
淺拷貝和深拷貝其實就是在引用的這個基礎(chǔ)上來做區(qū)分的，如果在拷貝的時候，只對基本數(shù)據(jù)類型進(jìn)行拷貝，對引用數(shù)據(jù)類型只是進(jìn)行了引用的傳遞，沒有真正的創(chuàng)建一個新的對象，這種拷貝方式就認(rèn)為是淺拷貝。反之，在對引用數(shù)據(jù)類型進(jìn)行拷貝的時候，創(chuàng)建了一個新的對象，并且復(fù)制其內(nèi)的成員變量，這種拷貝方式就被認(rèn)為是深拷貝。
淺拷貝
那么如何實現(xiàn)淺拷貝(Shallow copy)呢？很簡單，就是在需要拷貝的類上實現(xiàn) Cloneable 接口并重寫其 clone() 方法就可以了。
下面我們對 Food 類進(jìn)行修改，我們讓他實現(xiàn) Cloneable 接口，并重寫 clone() 方法。
public class Food implements Cloneable{
...
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
...
}
然后在測試類中的代碼如下
Food milk = new Food("milk",1,"fragrance");
Food food = (Food)milk.clone();
System.out.println("milk = " + milk);
System.out.println("food = " + food);
可以看到，現(xiàn)在的 food 對象是由 milk 對象拷貝出來的，那么此時的 food 對象和 milk 對象是同一個對象嗎？我們通過打印，可以看到這兩個對象的原生 hashcode。
milk = com.cxuan.objectclone.Food@3cd1a2f1
food = com.cxuan.objectclone.Food@4d7e1886
可以發(fā)現(xiàn)，food 和 milk 并不是同一個對象，那 milk 中還有三個屬性值，這三個屬性值在 food 中是不是也一樣呢？為了驗證這個猜想，我們重寫了 toString 方法。
@Override
public String toString() {
return "Food{" +
"name='" + name + '\'' +
", num=" + num +
", taste='" + taste + '\'' +
'}';
}
然后再次打印 food 和 milk ，可以觀察到如下結(jié)果
milk = Food{name='milk', num=1, taste='fragrance'}
food = Food{name='milk', num=1, taste='fragrance'}
嗯哼，雖然看起來"cxuan 哥"和"cuan 哥"是兩種完全不同的稱呼！但是他們卻有一種共同的能力：寫作！
我們還是通過圖示來說明一下：
這幅圖看出門道了么？在堆區(qū)分別出現(xiàn)了兩個 Food 對象，這同時表明 clone 方法會重新創(chuàng)建一個對象并為其分配一塊內(nèi)存區(qū)域；雖然出現(xiàn)了兩個對象，但是兩個對象中的屬性值是一樣的，這也是換湯不換藥，雖然湯和藥是不同的東西（對象），但是他們都溶于水（屬性值）。
深拷貝
雖然淺拷貝是一種換湯不換藥的說法，但是在 Java 世界中還是有一種說法是。。。。。。是啥來著？
詞窮了。。。。。。
哦對，還有一種改頭換面的形式，它就是我們所熟悉的深拷貝(Deep copy)，先來拋出一下深拷貝的定義：在進(jìn)行對象拷貝的基礎(chǔ)上，對對象的成員變量也依次拷貝的方式被稱為深拷貝。
哈哈哈哈，這故作高深的深拷貝原來就是在淺拷貝的基礎(chǔ)上再復(fù)制一下它的屬性值啊，我還以為是啥高深的東西呢！上代碼！
我們先增加一個飲品類 Drink 。
public class Drink implements Cloneable {
String name;
get and set()
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
toString()
}
然后更改一下 Food 類，因為 Drink 也算是 Food ，所以我們在 Food 類中增加對 Drink 的引用，然后再修改 get set 、toString 、clone 、構(gòu)造方法，修改后的 Food 類代碼如下
public class Food implements Cloneable{
String name;
int num;
String taste;
Drink drink;
public Food(String name, int num, String taste,Drink drink) {
this.name = name;
this.num = num;
this.taste = taste;
this.drink = drink;
}
get and set...
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Food food = (Food)super.clone();
food.drink = (Drink) drink.clone();
return super.clone();
}
@Override
public String toString() {
return "Food{" +
"name='" + name + '\'' +
", num=" + num +
", taste='" + taste + '\'' +
", drink=" + drink +
'}';
}
}
可以看到最大的改變是 clone 方法，我們在 clone 方法中，實現(xiàn)了對 Food 對象的拷貝，同時也實現(xiàn)了對 Drink 對象的拷貝，這就是我們上面所說的復(fù)制對象并復(fù)制對象的成員變量。
然后我們進(jìn)行一下 Deep Copy的測試：
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Drink drink = new Drink("milk");
Food food = new Food("humberge",1,"fragrance",drink);
Food foodClone = (Food)food.clone();
Drink tea = new Drink("tea");
food.setDrink(tea);
System.out.println("food = " + food);
System.out.println("foodClone = " + foodClone.getDrink());
}
運行完成后的輸出結(jié)果如下：
food = Food{name='humberge', num=1, taste='fragrance', drink=Drink{name='tea'}}
foodClone = Drink{name='milk'}
可以看到，我們把 foodClone 拷貝出來之后，修改 food 中的 drink 變量，卻不會對 foodClone 造成改變，這就說明 foodClone 已經(jīng)成功實現(xiàn)了深拷貝。
用圖示表示的話，應(yīng)該是下面這樣的：
這是深拷貝之后的內(nèi)存分配圖，現(xiàn)在可以看到，food 和 foodClone 完全是兩個不同的對象，它們之間不存在紐帶關(guān)系。
我們上面主要探討實現(xiàn)對象拷貝的方式是對象實現(xiàn) Cloneable 接口，并且調(diào)用重寫之后的 clone 方法，在 Java 中，還有一種實現(xiàn)對象拷貝的方式是使用 序列化。
序列化
使用序列化的方式主要是使用 Serializable 接口，這種方式還以解決多層拷貝的問題，多層拷貝就是引用類型里面又有引用類型，層層嵌套下去。使用 Serializable 的關(guān)鍵代碼如下
public Person clone() {
Person person = null;
try {
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baos);
oos.writeObject(this);
// 將流序列化成對象
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais);
person = (Person) ois.readObject();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
return person;
}
使用序列化可以實現(xiàn)深拷貝，它的原理是將二進(jìn)制字節(jié)流內(nèi)容寫到一個文本或字節(jié)數(shù)組，然后是從這個文本或者字節(jié)數(shù)組中讀取數(shù)據(jù)，原對象寫入這個文本或者字節(jié)數(shù)組后再拷貝給 clone 對象，原對象的修改不會影響 clone 對象，因為 clone 對象是從文本或者字節(jié)數(shù)組中讀取的。
如何選擇拷貝方式
到現(xiàn)在我們已經(jīng)把淺拷貝和深拷貝都介紹完了，那么如何選擇淺拷貝和深拷貝呢？下面是幾點注意事項??
如果對象的屬性都是基本數(shù)據(jù)類型，那么可以使用淺拷貝。
如果對象有引用類型，那就要基于具體的需求來選擇淺拷貝還是深拷貝。
如果對象嵌套層數(shù)比較多，推薦使用 Serializable 接口實現(xiàn)深拷貝。
如果對象引用任何時候都不會被改變，那么沒必要使用深拷貝，只需要使用淺拷貝就行了。如果對象引用經(jīng)常改變，那么就要使用深拷貝。沒有一成不變的規(guī)則，一切都取決于具體需求。
其他拷貝方式
除了對象的拷貝，Java 中還提供了其他的拷貝方式
比如數(shù)組的拷貝，你可以使用 Arrays.copyof 實現(xiàn)數(shù)組拷貝，還可以使用默認(rèn)的 clone 進(jìn)行拷貝，不過這兩者都是淺拷貝。
public void test() {
int[] lNumbers1 = new int[5];
int[] rNumbers1 = Arrays.copyOf(lNumbers1, lNumbers1.length);
int[] lNumbers2 = new int[5];
int[] rNumbers2 = lNumbers2.clone();
}
除了基本數(shù)組數(shù)據(jù)類型之外的拷貝，還有對象的拷貝，不過用法基本是一樣的。
集合也可以實現(xiàn)拷貝，因為集合的底層就使用的是數(shù)組，所以用法也是一樣的。
一些說明
針對 Cloneable 接口，有下面三點使用說明
如果類實現(xiàn)了 Cloneable 接口，再調(diào)用 Object 的 clone() 方法可以合法地對該類實例進(jìn)行按字段復(fù)制。
如果在沒有實現(xiàn) Cloneable 接口的實例上調(diào)用 Object 的 clone() 方法，則會導(dǎo)致拋出
CloneNotSupporteddException。實現(xiàn)此接口的類應(yīng)該使用公共方法重寫 Object 的clone() 方法，因為 Object 的 clone() 方法是一個受保護(hù)的方法。
完
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我真不想學(xué) happens - before 了！
