工作三年,小胖连 Clone 源码都没读过?真的菜!(上)

简介: 哈喽,我是狗哥。这是 Java 源码剖析的第三篇。克隆这个知识点在工作中使用不多,很容易被人忽略。但是面试中的面试官就很常问,因此小伙伴们还是要了解下。

1. 什么是浅克隆和深克隆?


克隆是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖,以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体。中学生物课本上的克隆羊多莉就属于这类生物。出处:百度百科


而在 Java 领域,克隆 Java 基础的一部分,它是指快速地构建出一个已有对象的副本。


「浅克隆(Shadow Clone)「是把原型对象中」成员变量为值类型的属性都复制给克隆对象,把原型对象中成员变量为引用类型的引用地址也复制给克隆对象」,也就是「原型对象中如果有成员变量为引用对象,则此引用对象的地址是共享给原型对象和克隆对象的」


说句人话就是,浅克隆只会复制原型对象,但不会复制它所引用的对象,我了方便理解,我画张图:


640.png


「深克隆(Deep Clone)「是将原型对象中的所有类型,无论是值类型还是引用类型,都复制一份给克隆对象,也就是说」深克隆会把原型对象和原型对象所引用的对象,都复制一份给克隆对象」,画张图理解:


640.png


2. 如何实现克隆?


在 Java 中实现克隆,「首先要需要实现 Cloneable 接口、其次重写 Object 类的 clone () 方法」,代码如下:


**
 * Project Name:review_java <br/>
 * Package Name:com.nasus.clone <br/>
 * Date:2021/1/31 20:10 <br/>
 *
 * @author <a href="turodog@foxmail.com">chenzy</a><br/>
 */
public class CloneExample {
    static class User implements Cloneable {
        // 年龄
        private Integer age;
        // 名称
        private String name;
        public Integer getAge() {
            return age;
        }
        public void setAge(Integer age) {
            this.age = age;
        }
        public String getName() {
            return name;
        }
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
        @Override
        protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
            return super.clone();
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        // 创建对象
        User userOne = new User();
        userOne.setAge(22);
        userOne.setName("clone");
        // 克隆 userOne
        User userTwo = (User) userOne.clone();
        // 打印
        System.out.println("userTwo: " + userTwo.getName());
    }
}


运行结果:


userTwo: clone


3. 克隆有什么规则?


要了解克隆的规则,就必须要从读源码开始,贴出源码:


/**
     * Creates and returns a copy of this object.  The precise meaning
     * of "copy" may depend on the class of the object. The general
     * intent is that, for any object {@code x}, the expression:
     * <blockquote>
     * <pre>
     * x.clone() != x</pre></blockquote>
     * will be true, and that the expression:
     * <blockquote>
     * <pre>
     * x.clone().getClass() == x.getClass()</pre></blockquote>
     * will be {@code true}, but these are not absolute requirements.
     * While it is typically the case that:
     * <blockquote>
     * <pre>
     * x.clone().equals(x)</pre></blockquote>
     * will be {@code true}, this is not an absolute requirement.
     * <p>
     * By convention, the returned object should be obtained by calling
     * {@code super.clone}.  If a class and all of its superclasses (except
     * {@code Object}) obey this convention, it will be the case that
     * {@code x.clone().getClass() == x.getClass()}.
     * <p>
     * By convention, the object returned by this method should be independent
     * of this object (which is being cloned).  To achieve this independence,
     * it may be necessary to modify one or more fields of the object returned
     * by {@code super.clone} before returning it.  Typically, this means
     * copying any mutable objects that comprise the internal "deep structure"
     * of the object being cloned and replacing the references to these
     * objects with references to the copies.  If a class contains only
     * primitive fields or references to immutable objects, then it is usually
     * the case that no fields in the object returned by {@code super.clone}
     * need to be modified.
     * <p>
     * The method {@code clone} for class {@code Object} performs a
     * specific cloning operation. First, if the class of this object does
     * not implement the interface {@code Cloneable}, then a
     * {@code CloneNotSupportedException} is thrown. Note that all arrays
     * are considered to implement the interface {@code Cloneable} and that
     * the return type of the {@code clone} method of an array type {@code T[]}
     * is {@code T[]} where T is any reference or primitive type.
     * Otherwise, this method creates a new instance of the class of this
     * object and initializes all its fields with exactly the contents of
     * the corresponding fields of this object, as if by assignment; the
     * contents of the fields are not themselves cloned. Thus, this method
     * performs a "shallow copy" of this object, not a "deep copy" operation.
     * <p>
     * The class {@code Object} does not itself implement the interface
     * {@code Cloneable}, so calling the {@code clone} method on an object
     * whose class is {@code Object} will result in throwing an
     * exception at run time.
     *
     * @return     a clone of this instance.
     * @throws  CloneNotSupportedException  if the object's class does not
     *               support the {@code Cloneable} interface. Subclasses
     *               that override the {@code clone} method can also
     *               throw this exception to indicate that an instance cannot
     *               be cloned.
     * @see java.lang.Cloneable
     */
    protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;


因为是 native 方法,所以看代码没啥好看的。主要看注释,clone () 方法的规则主要有三条:


  • 对于所有对象,x.clone () !=x 应当返回 true,因为克隆对象与原对象不是同一个对象。


  • 对于所有对象,x.clone ().getClass () == x.getClass () 应当返回 true,因为克隆对象与原对象的类型是一样的。


  • 对于所有对象,x.clone ().equals (x) 应当返回 true,因为使用 equals 比较时,它们的值都是相同的。


4. Arrays.copyOf () 是深克隆还是浅克隆?


对于数组类型的克隆,我们一般使用 Arrays.copy () 实现,代码如下:


// 原型对象
User[] userArrayOne = {new User(22, "Java")};
// 克隆对象
User[] userArrayTwo = Arrays.copyOf(userArrayOne, userArrayOne.length);
// 修改克隆对象的第一个元素的值
userArrayTwo[0].setAge(25);
// 打印
System.out.println("userOne age : " + userArrayOne[0].getAge());
System.out.println("userTwo age : " + userArrayTwo[0].getAge());


运行结果:


userOne age : 25
userTwo age : 25


注意这段代码的第七句,我改变了克隆对象的 age 属性值。紧接着打印输出二者的 age 属性值。发现两个属性值是一样的。为什么呢?


深浅克隆的区别是浅克隆只会复制原型对象,并不会复制它所引用的对象。而深克隆会把引用的对象也给复制了。而在这里,「数组是原型对象,它所引用的对象是里面的 User。」


「我改变了克隆对象其中的 User 的 age,紧接着发现原型对象中的 User 的 age 属性也改变了。这就说明了,Arrays.copy () 是浅克隆,两个对象数组中的 User 只是地址值,它两都指向同一个 User 引用对象」


如果是深克隆,不管是修改原型对象还是引克隆对象中的 User 属性值,另一个应当是不变的。


PS:反之,修改原型对象中的 User 的属性值,克隆对象中对应引用对象的属性值也会改变。

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