Java 深克隆(DeepClone)与浅克隆(ShallowClone)是原型设计模式的灵魂。
记录结构：
--什么是浅克隆？
--实现浅克隆
--什么是深克隆？
--实现深克隆
需求
Sunny 软件公司 OA 系统支持工作周报的快速克隆，极大提高了工作周报的编写效率，受到员工的一致好评。但有员工又发现一个问题，有些工作周报带有附件，例如经理助理“小龙女”的周报通常附有本周项目进展报告汇总表、本周客户反馈信息汇总表等，如果使用上述原型模式来复制周报，周报虽然可以复制，但是周报的附件并不能复制，这是由于什么原因导致的呢？如何才能实现周报和附件的同时复制呢？
在解决问题之前了解一下浅克隆与深克隆。
浅克隆
浅克隆
在浅克隆中,如果原型对象的成员变量是值类型,将复制一份给克隆对象;如果原型对象的成员变量是引用类型,则将引用对象的地址复制一份给克隆对象,也就是说原型对象和克隆对象的成员变量指向相同的内存地址。简单来说,在浅克隆中,当对象被复制时只复制它本身和其中包含的值类型的成员变量,而引用类型的成员对象并没有复制,如图所示:
实现浅克隆
在 Java 语言中，通过覆盖 Object 类的 clone() 方法可以实现浅克隆。为了让大家更好地理解浅克隆和深克隆的区别，我们首先使用浅克隆来实现工作周报和附件类的复制，其结构如图所示：
代码如下所示：
Attachement.java(附件实体类)
public class Attachement {
private String name; //附件名称
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public void downLoad() {
System.out.println(name+"被下载");
}
}
WeeklyLog.java(周报类)聚合了Attachement对象
/** * Created by mark on 16/10/19.
* @usage 实现浅复制
* 浅复制 实现的是对对象中值类型(基本数据类型)引用类型的复制
* 基本数据类型 全复制
* 引用数据类型 对引用类型对象的地址的复制
* 这样两个对象之间会有关联，没有实现完全的分离，一旦当中的某个引用类型对象发生变化，
* 那么这两个对象都会发生变化
*/
public class WeeklyLog implements Cloneable {
private Attachement attachment;
private String date;
private String content;
public Attachement getAttachment() {
return attachment;
}
public void setAttachment(Attachement attachment) {
this.attachment = attachment;
}
public String getDate() {
return date;
}
public void setDate(String date) {
this.date = date;
}
public String getContent() {
return content;
}
public void setContent(String content) {
this.content = content;
}
public WeeklyLog clone() {
Object object = null;
try {
object = super.clone();//调用Object clone方法
return (WeeklyLog)object;
}catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
}
客户端代码如下所示：
class Client {
public static void main(String args[]) {
WeeklyLog log_previous, log_new;
log_previous = new WeeklyLog(); //创建原型对象
Attachment attachment = new Attachment(); //创建附件对象
log_previous.setAttachment(attachment); //将附件添加到周报中
log_new = log_previous.clone(); //调用克隆方法创建克隆对象
//比较周报
System.out.println("周报是否相同？ " + (log_previous == log_new));
//比较附件
System.out.println("附件是否相同？ " + (log_previous.getAttachment() == log_new.getAttachment()));
}
}
编译并运行程序，输出结果如下：
周报是否相同？ false
附件是否相同？ true
由于使用的是浅克隆技术，因此工作周报对象复制成功，通过“==”比较原型对象和克隆对象的内存地址时输出 false；但是比较附件对象的内存地址时输出 true，说明它们在内存中是同一个对象。
什么是深克隆？
在深克隆中，无论原型对象的成员变量是值类型还是引用类型，都将复制一份给克隆对象，深克隆将原型对象的所有引用对象也复制一份给克隆对象。简单来说，在深克隆中，除了对象本身被复制外，对象所包含的所有成员变量也将复制，如图所示：
在 Java 语言中，如果需要实现深克隆，可以通过序列化（Serialization）等方式来实现。序列化就是将对象写到流的过程，写到流中的对象是原有对象的一个拷贝，而原对象仍然存在于内存中。通过序列化实现的拷贝不仅可以复制对象本身，而且可以复制其引用的成员对象，因此通过序列化将对象写到一个流中，再从流里将其读出来，可以实现深克隆。需要注意的是能够实现序列化的对象其类必须实现 Serializable 接口，否则无法实现序列化操作。下面我们使用深克隆技术来实现工作周报和附件对象的复制，由于要将附件对象和工作周报对象都写入流中，因此两个类均需要实现 Serializable 接口，其结构如图所示：
修改后的附件类 Attachment 代码如下：
import java.io.*;
//附件类
class Attachment implements Serializable {
private String name; //附件名
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return this.name;
}
public void download() {
System.out.println("下载附件，文件名为" + name);
}
}
工作周报类 WeeklyLog 不再使用 Java 自带的克隆机制，而是通过序列化来从头实现对象的深克隆，我们需要重新编写 clone() 方法，修改后的代码如下：
import java.io.*;
//工作周报类
class WeeklyLog implements Serializable {
private Attachment attachment;
private String name;
private String date;
private String content;
public void setAttachment(Attachment attachment) {
this.attachment = attachment;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public void setDate(String date) {
this.date = date;
}
public void setContent(String content) {
this.content = content;
}
public Attachment getAttachment(){
return (this.attachment);
}
public String getName() {
return (this.name);
}
public String getDate() {
return (this.date);
}
public String getContent() {
return (this.content);
}
//使用序列化技术实现深克隆
public WeeklyLog deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException, OptionalDataException {
//将对象写入流中 使用了装饰器模式
ByteArrayOutputStream bao=new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos=new ObjectOutputStream(bao);
oos.writeObject(this);
//将对象从流中取出
ByteArrayInputStream bis=new ByteArrayInputStream(bao.toByteArray());
ObjectInputStream ois=new ObjectInputStream(bis);
return (WeeklyLog)ois.readObject();
}
}
重新编译程序，得到如下结果：
周报是否相同？ false
附件是否相同？ false
从输出结果可以看出，由于使用了深克隆技术，附件对象也得以复制，因此用“==”比较原型对象的附件和克隆对象的附件时输出结果均为 false。深克隆技术实现了原型对象和克隆对象的完全独立，对任意克隆对象的修改都不会给其他对象产生影响，是一种更为理想的克隆实现方式。
拓展：
Java 语言提供的 Cloneable 接口和 Serializable 接口的代码非常简单，它们都是空接口，这种空接口也称为标识接口，标识接口中没有任何方法的定义，其作用是告诉 JRE 这些接口的实现类是否具有某个功能，如是否支持克隆、是否支持序列化等。
