深拷贝与浅拷贝，就是这么简单

1.拷贝的概念

    在编程中，拷贝（或复制）是常见的操作之一。拷贝操作用于创建一个新对象或数据结构，使其具有与原对象或数据结构相同或部分相同的值。

    在进行拷贝操作时，常见的方式有浅拷贝和深拷贝。本文将重点讨论浅拷贝和深拷贝的概念、实现方式以及它们之间的区别。

2.浅拷贝

2.1. 浅拷贝的定义

    浅拷贝是指创建一个新对象，新对象的字段或属性与原对象相同。但对于原对象中的引用类型字段，浅拷贝只会复制其引用而不是实际的数据。

2.2. 浅拷贝的实现方式

    当使用浅拷贝时，新对象和原始对象共享相同的数据引用，意味着它们指向内存中相同的对象。

    在内存中，每个对象都被分配了一块内存空间。对象的字段存储在该内存空间中，并在字段中保存对其他对象的引用。当进行浅拷贝时，只复制了对象的字段值，而没有创建新的内存空间。

    假设有一个类 Person 如下：

class Person {
    private String name;
    private Address address;
    public Person(String name, Address address) {
        this.name = name;
        this.address = address;
    }
    // Getter and setter methods...
}

    其中包含一个 Address 类型的字段 address。现在假设我们有一个原始对象 person1，其中的 address 字段引用了同一个 Address 对象：

Person person1 = new Person("Alice", new Address("City", "Street"));

    当进行浅拷贝时，通过调用 person1.clone() 方法可以得到一个新对象 person2：

Person person2 = person1.clone();

    此时，person1 和 person2 是两个独立的对象，但它们的 name 字段和 address 字段引用相同的内存地址。

2.3 在内存中：

     address 字段在 person1 和 person2 中都指向同一个内存地址，即一个共享的 Address 对象。这意味着，当修改了这个共享的 Address 对象时，无论是通过 person1 还是 person2，修改都会反映在两个对象中。

    所以浅拷贝的效果就是对象之间共享相同的引用，对其中一个对象的修改会影响到其他对象。而如果需要实现完全独立的副本，可以使用深拷贝来创建对象的拷贝，并在其中复制引用类型的字段，确保每个副本都有自己独立的对象引用。

    Java中，可以通过以下方式实现浅拷贝：

    实现Cloneable接口，并重写clone()方法。

3. 深拷贝

3.1. 深拷贝的定义

    深拷贝是指创建一个新对象，新对象的所有字段或属性都是原对象的副本。无论是基本类型还是引用类型，都会被复制到新对象中。

3.2. 深拷贝的实现方式

    还是上面的例子，下面是深拷贝的实现：

class Person implements Cloneable {
    private String name;
    private Address address;
    public Person(String name, Address address) {
        this.name = name;
        this.address = address;
    }
    public void setAddress(Address address) {
        this.address = address;
    }
    @Override
    public Person clone() throws CloneNotSupportedException {
        Person clonedPerson = (Person) super.clone();
        // 创建一个新的 Address 对象并复制原始对象的 address 字段值
        clonedPerson.address = new Address(this.address.getCity(), this.address.getStreet());
        return clonedPerson;
    }
    // Getter and setter methods...
}
class Address {
    private String city;
    private String street;
    public Address(String city, String street) {
        this.city = city;
        this.street = street;
    }
    // Getter and setter methods...
}

    在这个示例中，我们通过覆盖 clone() 方法并在其中手动创建一个新的 Address 对象来实现深拷贝。这样就可以确保每个副本都有自己独立的 Address 对象。

3.3 在内存中

    可以看到，person1 和 person2 是两个独立的对象，并且它们的 address 字段引用了不同的内存地址，即各自拥有独立的 Address 对象。因此，对其中一个对象的修改不会影响到另一个对象。

    需要注意的是，在实现深拷贝时，不仅要复制引用类型的字段，还要确保引用类型的字段也实现了可复制（深拷贝）的逻辑，以防止仍然存在共享的引用。

4. 深拷贝与浅拷贝的区别

• 浅拷贝只复制对象引用，不复制实际数据；
• 深拷贝会递归复制所有嵌套的对象和数据。

二维表展示对比

    通过上述二维表的总结，可以清晰地看到深拷贝和浅拷贝的区别。

    深拷贝创建一个完全独立的对象，对原始对象的修改不会影响深拷贝后的对象；而浅拷贝创建一个共享属性对象的新对象，对原始对象的修改会影响浅拷贝后的对象。

    对于基本数据类型来说，两者一样，都会复制一份新的。

    如果还不太理解，举个例子看会不会好理解些：

• 浅拷贝就像是在图书馆借阅一本书，并且与其他人共享同一本书。如果你标记了书中的某个页码或做了笔记，其他人看到的书也会有相同的变化。
• 深拷贝则类似于每个人都有自己独立的书。你可以在你自己的书上做任何标记或笔记，而不会影响到其他人的书。

5. 原型模式与深浅拷贝的关系

    原型模式是一种创建型设计模式，它使用原型实例指定要创建的对象类型，并通过复制这个原型来创建新对象。在原型模式中，拷贝可以是浅拷贝或深拷贝，具体取决于如何实现原型对象的复制。

    在Java中，Cloneable接口就是原型模式的一种实现方式，它使用浅拷贝来复制对象。如果需要实现深拷贝，则需要在clone()方法中手动处理引用类型的字段或属性的拷贝。

    如果想有进一步的了解，可以参看我的上一篇博客

    链接: 设计模式之原型模式–超越实例化的魔法，从复制到创造的无限可能

6. 总结

• 浅拷贝和深拷贝是常见的拷贝方式，用于创建对象副本。
• 浅拷贝只复制引用。
• 深拷贝复制整个对象及其嵌套的对象和数据。