在开始之前，我们先来看以下代码存在什么问题？
class CloneTest { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { // 等号赋值（ 基本类型） int number = 6; int number2 = number; // 修改 number2 的值 number2 = 9; System.out.println("number：" + number); System.out.println("number2：" + number2); // 等号赋值（对象） Dog dog = new Dog(); dog.name = "旺财"; dog.age = 5; Dog dog2 = dog; // 修改 dog2 的值 dog2.name = "大黄"; dog2.age = 3; System.out.println(dog.name + "，" + dog.age + "岁"); System.out.println(dog2.name + "，" + dog2.age + "岁"); } }
程序执行结果：
number：6 number2：9 大黄，3岁 大黄，3岁
可以看出，如果使用等号复制时，对于值类型来说，彼此之间的修改操作是相对独立的，而对于引用类型来说，因为复制的是引用对象的内存地址，所以修改其中一个值，另一个值也会跟着变化，原理如下图所示：
因此为了防止这种问题的发生，就要使用对象克隆来解决引用类型复制的问题。
1）浅克隆
默认的 clone() 方法，为浅克隆，代码如下：
class CloneTest { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { Dog dog = new Dog(); dog.name = "旺财"; dog.age = 5; // 克隆 Dog dog3 = (Dog) dog.clone(); dog3.name = "小白"; dog3.age = 2; System.out.println(dog.name + "，" + dog.age + "岁"); System.out.println(dog3.name + "，" + dog3.age + "岁"); } } class Dog implements Cloneable { public String name; public int age; @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); } }
程序执行结果：
旺财，5岁 小白，2岁
可以看出使用克隆就可以解决引用类型复制的问题了，原理如下图所示：
以上这种复制方式叫做浅克隆。浅克隆的实现条件：需要克隆的对象必须实现 Cloneable 接口，并重写 clone() 方法，即可实现对此对象的克隆。然而使用浅克隆也会存在一个问题，请参考以下代码。
class CloneTest { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { DogChild dogChild = new DogChild(); dogChild.name = "二狗"; Dog dog4 = new Dog(); dog4.name = "大黄"; dog4.dogChild = dogChild; Dog dog5 = (Dog) dog4.clone(); dog5.name = "旺财"; dog5.dogChild.name = "狗二"; System.out.println("dog name 4："+dog4.name); System.out.println("dog name 5："+dog5.name); System.out.println("dog child name 4："+dog4.dogChild.name); System.out.println("dog child name 5："+dog5.dogChild.name); } } class Dog implements Cloneable { public String name; public DogChild dogChild; @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); } } class DogChild { public String name; }
程序执行结果：
dog name 4：大黄 dog name 5：旺财 dog child name 4：狗二 dog child name 5：狗二
也就是说浅克隆，只会复制对象的值类型，而不会复制对象的引用类型。原因如下图所示：
要处理引用类型不被复制的问题，就要使用到深克隆。
2）深克隆
定义：深克隆就是复制整个对象信息，包含值类型和引用类型。深克隆的实现方式通常包含以下两种。
- 序列化实现深克隆：先将原对象序列化到内存的字节流中，再从字节流中反序列化出刚刚存储的对象，这个新对象和原对象就不存在任何地址上的共享，这样就实现了深克隆。
- 所有引用类型都实现克隆：要复制对象的所有引用类型都要实现克隆，所有对象都是复制的新对象，从而实现了深克隆。
深克隆实现方式一：序列化
实现思路：先将要拷贝对象写入到内存中的字节流中，然后再从这个字节流中读出刚刚存储的信息，作为一个新对象返回，那么这个新对象和原对象就不存在任何地址上的共享，自然实现了深拷贝。请参考以下代码：
class CloneTest { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { BirdChild birdChild = new BirdChild(); birdChild.name = "小小鸟"; Bird bird = new Bird(); bird.name = "小鸟"; bird.birdChild = birdChild; // 使用序列化克隆对象 Bird bird2 = CloneUtils.clone(bird); bird2.name = "黄雀"; bird2.birdChild.name = "小黄雀"; System.out.println("bird name:" + bird.name); System.out.println("bird child name:" + bird.birdChild.name); System.out.println("bird name 2:" + bird2.name); System.out.println("bird child name 2:" + bird2.birdChild.name); } } class CloneUtils { public static <T extends Serializable> T clone(T obj) { T cloneObj = null; try { //写入字节流 ByteArrayOutputStream bo = new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bo); oos.writeObject(obj); oos.close(); //分配内存,写入原始对象,生成新对象 ByteArrayInputStream bi = new ByteArrayInputStream(bo.toByteArray());//获取上面的输出字节流 ObjectInputStream oi = new ObjectInputStream(bi); //返回生成的新对象 cloneObj = (T) oi.readObject(); oi.close(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return cloneObj; } }
程序执行结果：
bird name:小鸟 bird child name:小小鸟 bird name 2:黄雀 bird child name 2:小黄雀
深克隆实现方式二：所有引用类型都实现克隆
class SerializableTest { public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException { ParrotChild parrotChild = new ParrotChild(); parrotChild.name = "小鹦鹉"; Parrot parrot = new Parrot(); parrot.name = "大鹦鹉"; parrot.parrotChild = parrotChild; // 克隆 Parrot parrot2 = (Parrot) parrot.clone(); parrot2.name = "老鹦鹉"; parrot2.parrotChild.name = "少鹦鹉"; System.out.println("parrot name:" + parrot.name); System.out.println("parrot child name:" + parrot.parrotChild.name); System.out.println("parrot name 2:" + parrot2.name); System.out.println("parrot child name 2:" + parrot2.parrotChild.name); } } class Parrot implements Cloneable { public String name; public ParrotChild parrotChild; @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { Parrot bird = (Parrot) super.clone(); bird.parrotChild = (ParrotChild) parrotChild.clone(); return bird; } } class ParrotChild implements Cloneable { public String name; @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); } }
程序执行结果：
parrot name:大鹦鹉 parrot child name:小鹦鹉 parrot name 2:老鹦鹉 parrot child name 2:少鹦鹉
相关面试题
使用克隆有什么好处？
好处包含以下几点：
- 使用方便：假如要复制一个对象，但这个对象中的部分属性已经被修改过了，如果不使用克隆的话，需要给属性手动赋值，相比克隆而已麻烦很多；
- 性能高：查看 clone 方法可以知道，它是 native 方法，native 方法是原生函数，使用操作系统底层的语言实现的，因此执行效率更高；
- 隔离性：克隆可以确保对象操作时相互隔离。
clone() 源代码，如下图：
浅克隆和深克隆有什么区别？
答：区别主要在对引用类型的复制上，具体信息如下。
- 浅克隆：只会复制对象的值类型，而不会复制对象的引用类型；
- 深克隆：复制整个对象，包含值类型和引用类型。
如何实现浅克隆？
答：克隆的对象实现 Cloneable 接口，并重写 clone() 方法就可以实现浅克隆了。
以下代码执行的结果是？
import java.util.Arrays; class CloneTest { public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException { CloneObj cloneObj = new CloneObj(); cloneObj.name = "老王"; cloneObj.age = 30; cloneObj.sistersAge = new int[]{18, 19}; CloneObj cloneObj2 = (CloneObj) cloneObj.clone(); cloneObj2.name = "磊哥"; cloneObj2.age = 33; cloneObj2.sistersAge[0] = 20; System.out.println(cloneObj.name + "|" + cloneObj2.name); System.out.println(cloneObj.age + "|" + cloneObj2.age); System.out.println(Arrays.toString(cloneObj.sistersAge) + "|" + Arrays.toString(cloneObj2.sistersAge)); } } class CloneObj implements Cloneable { public String name; public int age; public int[] sistersAge; @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); } }
答：执行结果如下。
老王|磊哥 30|33 [20, 19]|[20, 19]
深克隆如何实现？有几种实现方式？
答：一般实现方式有以下两种：
- 通过序列化实现深克隆（序列化实现方式：Java 原生序列化、JSON 序列化、Hessian 序列化）；
- 所有引用类型都实现克隆，从而实现深克隆。
为什么不能直接使用 Object 的 Clone 方法，还要重写 clone() 方法之后才能实现克隆？
虽然所有类都是 Object 的子类，但因为 Object 中的 clone() 方法被声明为 protected 访问级别，所以非 java.lang 包下的其他类是不能直接使用的。因此要想实现克隆功能，就必须实现 Cloneable，并重写 clone() 方法才行。
序列化可不可以实现深克隆？实现的原理是什么？
答：先将原对象序列化到内存的字节流中，再从字节流中反序列化出刚刚存储的对象，这个新对象和原对象就不存在任何地址上的共享，这样就实现了深克隆。
是否可以自定义序列化过程，覆盖 Java 中的默认序列化过程？
答：可以，在 Java 中默认序列化一个对象需要调用 ObjectOutputStream.writeObject(saveThisObject) 和 ObjectInputStream.readObject() 读取对象，你可以自定义这两个方法，从而实现自定义序列化的过程。需要注意的重要一点是，记得声明这些方法为私有方法，以避免被继承、重写或重载。
以上内容来自《Java面试全解析》
