是時候捋一捋Java的深淺拷貝了
在開發(fā)、刷題、面試中，我們可能會遇到將一個對象的屬性賦值到另一個對象的情況，這種情況就叫做拷貝。拷貝與Java內(nèi)存結(jié)構(gòu)息息相關(guān)，搞懂Java深淺拷貝是很必要的！
在對象的拷貝中，很多初學(xué)者可能搞不清到底是拷貝了引用還是拷貝了對象。在拷貝中這里就分為引用拷貝、淺拷貝、深拷貝進(jìn)行講述。
引用拷貝
引用拷貝會生成一個新的對象引用地址，但是兩個最終指向依然是同一個對象。如何更好的理解引用拷貝呢？很簡單，就拿我們?nèi)藖碚f，通常有個姓名，但是不同場合、人物對我們的叫法可能不同，但我們很清楚哪些名稱都是屬于"我"的！
當(dāng)然，通過一個代碼示例讓大家領(lǐng)略一下(為了簡便就不寫get、set等方法)：
class Son {
String name;
int age;
public Son(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
}
public class test {
public static void main(String[] args) {
Son s1 = new Son("son1", 12);
Son s2 = s1;
s1.age = 22;
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
System.out.println("s1的age:" + s1.age);
System.out.println("s2的age:" + s2.age);
System.out.println("s1==s2" + (s1 == s2));//相等
}
}
輸出的結(jié)果為：
Son@135fbaa4
Son@135fbaa4
s1的age:22
s2的age:22
true
淺拷貝
如何創(chuàng)建一個對象，將目標(biāo)對象的內(nèi)容復(fù)制過來而不是直接拷貝引用呢？
這里先講一下淺拷貝，淺拷貝會創(chuàng)建一個新對象，新對象和原對象本身沒有任何關(guān)系，新對象和原對象不等，但是新對象的屬性和老對象相同。具體可以看如下區(qū)別：
如果屬性是基本類型(int,double,long,boolean等)，拷貝的就是基本類型的值；
如果屬性是引用類型，拷貝的就是內(nèi)存地址（即復(fù)制引用但不復(fù)制引用的對象） ，因此如果其中一個對象改變了這個地址，就會影響到另一個對象。
如果用一張圖來描述一下淺拷貝，它應(yīng)該是這樣的：
如何實(shí)現(xiàn)淺拷貝呢？也很簡單，就是在需要拷貝的類上實(shí)現(xiàn)Cloneable接口并重寫其clone()方法。
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
在使用的時候直接調(diào)用類的clone()方法即可。具體案例如下：
class Father{
String name;
public Father(String name) {
this.name=name;
}
@Override
public String toString() {
return "Father{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
class Son implements Cloneable {
int age;
String name;
Father father;
public Son(String name,int age) {
this.age=age;
this.name = name;
}
public Son(String name,int age, Father father) {
this.age=age;
this.name = name;
this.father = father;
}
@Override
public String toString() {
return "Son{" +
"age=" + age +
", name='" + name + '\'' +
", father=" + father +
'}';
}
@Override
protected Son clone() throws CloneNotSupportedException {
return (Son) super.clone();
}
}
public class test {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Father f=new Father("bigFather");
Son s1 = new Son("son1",13);
s1.father=f;
Son s2 = s1.clone();
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
System.out.println("s1==s2:"+(s1 == s2));//不相等
System.out.println("s1.name==s2.name:"+(s1.name == s2.name));//相等
System.out.println();
//但是他們的Father father 和String name的引用一樣
s1.age=12;
s1.father.name="smallFather";//s1.father引用未變
s1.name="son222";//類似 s1.name=new String("son222") 引用發(fā)生變化
System.out.println("s1.Father==s2.Father:"+(s1.father == s2.father));//相等
System.out.println("s1.name==s2.name:"+(s1.name == s2.name));//不相等
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
}
}
運(yùn)行結(jié)果為：
Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}}
Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}}
s1==s2:false
s1.name==s2.name:true//此時相等
s1.Father==s2.Father:true
s1.name==s2.name:false//修改引用后不等
Son{age=12, name='son222', father=Father{name='smallFather'}}
Son{age=13, name='son1', father=Father{name='smallFather'}}
不出意外，這種淺拷貝除了對象本身不同以外，各個零部件和關(guān)系和拷貝對象都是相同的，就好像雙胞胎一樣，是兩個人，但是其開始的樣貌、各種關(guān)系(父母親人)都是相同的。需要注意的是其中name初始==是相等的，是因?yàn)槌跏紲\拷貝它們指向一個相同的String，而后s1.name="son222" 則改變引用指向。
深拷貝
對于上述的問題雖然拷貝的兩個對象不同，但其內(nèi)部的一些引用還是相同的，怎么樣絕對的拷貝這個對象，使這個對象完全獨(dú)立于原對象呢？就使用我們的深拷貝了。深拷貝：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。
在具體實(shí)現(xiàn)深拷貝上，這里提供兩個方式，重寫clone()方法和序列法。
重寫clone()方法
如果使用重寫clone()方法實(shí)現(xiàn)深拷貝，那么要將類中所有自定義引用變量的類也去實(shí)現(xiàn)Cloneable接口實(shí)現(xiàn)clone()方法。對于字符類可以創(chuàng)建一個新的字符串實(shí)現(xiàn)拷貝。
對于上述代碼，F(xiàn)ather類實(shí)現(xiàn)Cloneable接口并重寫clone()方法。son的clone()方法需要對各個引用都拷貝一遍。
//Father clone()方法
@Override
protected Father clone() throws CloneNotSupportedException {
return (Father) super.clone();
}
//Son clone()方法
@Override
protected Son clone() throws CloneNotSupportedException {
Son son= (Son) super.clone();//待返回拷貝的對象
son.name=new String(name);
son.father=father.clone();
return son;
}
其他代碼不變，執(zhí)行結(jié)果如下：
Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}}
Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}}
s1==s2:false
s1.name==s2.name:false
s1.Father==s2.Father:false
s1.name==s2.name:false
Son{age=12, name='son222', father=Father{name='smallFather'}}
Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}}
序列化
可以發(fā)現(xiàn)這種方式實(shí)現(xiàn)了深拷貝。但是這種情況有個問題，如果引用數(shù)量或者層數(shù)太多了怎么辦呢？
不可能去每個對象挨個寫clone()吧？那怎么辦呢？借助序列化啊。
因?yàn)樾蛄谢螅簩⒍M(jìn)制字節(jié)流內(nèi)容寫到一個媒介（文本或字節(jié)數(shù)組），然后是從這個媒介讀取數(shù)據(jù)，原對象寫入這個媒介后拷貝給clone對象，原對象的修改不會影響clone對象，因?yàn)閏lone對象是從這個媒介讀取。
熟悉對象緩存的知道我們經(jīng)常將Java對象緩存到Redis中，然后還可能從Redis中讀取生成Java對象，這就用到序列化和反序列化。一般可以將Java對象存儲為字節(jié)流或者json串然后反序列化成Java對象。因?yàn)樾蛄谢瘯Υ鎸ο蟮膶傩缘?strong style="color: rgb(233, 105, 0);font-size: inherit;line-height: inherit;">不會也無法存儲對象在內(nèi)存中地址相關(guān)信息。所以在反序列化成Java對象時候會重新創(chuàng)建所有的引用對象。
在具體實(shí)現(xiàn)上，自定義的類需要實(shí)現(xiàn)Serializable接口。在需要深拷貝的類(Son)中定義一個函數(shù)返回該類對象：
protected Son deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {
Son son=null;
//在內(nèi)存中創(chuàng)建一個字節(jié)數(shù)組緩沖區(qū)，所有發(fā)送到輸出流的數(shù)據(jù)保存在該字節(jié)數(shù)組中
//默認(rèn)創(chuàng)建一個大小為32的緩沖區(qū)
ByteArrayOutputStream byOut=new ByteArrayOutputStream();
//對象的序列化輸出
ObjectOutputStream outputStream=new ObjectOutputStream(byOut);//通過字節(jié)數(shù)組的方式進(jìn)行傳輸
outputStream.writeObject(this); //將當(dāng)前student對象寫入字節(jié)數(shù)組中
//在內(nèi)存中創(chuàng)建一個字節(jié)數(shù)組緩沖區(qū)，從輸入流讀取的數(shù)據(jù)保存在該字節(jié)數(shù)組緩沖區(qū)
ByteArrayInputStream byIn=new ByteArrayInputStream(byOut.toByteArray()); //接收字節(jié)數(shù)組作為參數(shù)進(jìn)行創(chuàng)建
ObjectInputStream inputStream=new ObjectInputStream(byIn);
son=(Son) inputStream.readObject(); //從字節(jié)數(shù)組中讀取
return son;
}
使用時候調(diào)用我們寫的方法即可，其他不變，實(shí)現(xiàn)的效果為：
Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}}
Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}}
s1==s2:false
s1.name==s2.name:false
s1.Father==s2.Father:false
s1.name==s2.name:false
Son{age=12, name='son222', father=Father{name='smallFather'}}
Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}}當(dāng)然這是對象的拷貝，對于數(shù)組的拷貝將在下一篇進(jìn)行更細(xì)致的研究！敬請期待！
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