Java 对象的克隆Clone和必须了解的浅拷贝与深拷贝

简介: Java 对象的克隆Clone和必须了解的浅拷贝与深拷贝

前言



为什么要写这篇文章?


因为我最近无意间看到了一些项目的代码,不管是曾经编码的人还是新接手的人, 在想完全克隆复制一个已经存在的对象,做为后续的使用,竟然都是采取了重写new一个,然后一个个属性字段值get出来再set回去,这种代码段让我不禁陷入了沉思。


简单描述下场景:


已经存在一个对象  sheep,里面已经有了一些字段属性值;


因为业务处理需要,想整一个跟这个sheep 对象一模一样的 sheep2 出来;


然后在不管是使用sheep 或者 sheep2 的时候,都互不干扰。


正文



那么实现这个场景,最简单最高效的方法是什么呢?


那就是使用克隆 clone。


ps: 当然不妨可能有一些粗心大意的人或者是新手来说,还会写出以下这种代码,这里不多言。


image.png


那么接下来进入正题,clone 克隆的使用。


在结合代码介绍clone前, 必须要先列出一些概念理论知识。


1. 我们使用的 clone()方法,来自于 java类 Object ,也就是所有的java类都继承的java.lang.Object ,用的就是Object里面的clone()。


image.png


2. 使用clone()拷贝出来的对象,有自己新的内存地址,而不是跟被拷贝对象一样指向同一个内存地址。


3.使用clone()拷贝对象跟new 对象的区别是,new是出来一个初始化新对象,而clone是复制出来一个包含原对象一些信息数据的新对象。


结合实例:


要使用clone(),那么类就需要实现 Cloneable 接口。


如:


image.png


那么可能有的人就发现了,实现了这个Cloneable,编辑工具没有提示我们去重写方法之类的??


或是动手能力强的人,点进去了Object的clone方法源码里面,发现是一个空方法??


简短地解惑:


关键在于,native这个关键字,使用这个关键字修饰的方法(如果平时有多点源码的,应该对这个关键字不陌生),代表这个方法实现体被调用,是告知 jvm去调用非java代码编写的实现体,例如C语言编写的等。而 jvm能否去调用这个实现体,也就是根据咱们是否有实现了Cloneable这个接口做为标记。


image.png


(可以看看设计者在Cloneable留下来的注释,多看源码肯定是有益的。)


image.png


好了,不啰嗦,咱们要在Sheep.java 类上使用clone()方法去实现克隆。


我们需要就是实现Cloneable接口,以及重写clone方法,而且把重写的clone方法的protected  改完 public 。


如:


public class Sheep implements Cloneable {
    private String name;
    private Integer age;
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public Integer getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }
}


仅到此,我们来写个测试方法,试一下克隆一个sheep对象,生成 sheep2对象:


    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Sheep sheep=new Sheep();
        sheep.setName("merry");
        sheep.setAge(5);
        System.out.println("克隆前 sheep :"+sheep.toString());
        System.out.println("-----进行克隆-----");
        Sheep sheep2 = (Sheep) sheep.clone();
        System.out.println("克隆出来的 sheep2:" +sheep2.toString());
        System.out.println("sheep 与 sheep2 的内存地址是否一样 : "+ (sheep2==sheep));
        sheep2.setName(" update from sheep2");
        System.out.println("修改 sheep2 的name后, sheep:"+sheep.toString());
        System.out.println("修改 sheep2 的name后, sheep2:"+sheep2.toString());
    }


可以看到结果:


image.png


到这里是否就认为clone的使用就这样子ok了呢?


确实,如果你需要进行克隆的对象里面,只包含基本变量的话,这种clone的使用确实已经足够了。


但是如果里面包含的不只是基本变量,还存在其他对象的引用,那么就涉及到了深拷贝与浅拷贝的知识。


image.png


注意注意注意,当对象内包含其他对象的引用, clone 克隆出来的对象,并没有真正的实现数据克隆! 这就是使用clone需要考虑的深浅拷贝问题!

image.png


深拷贝  与  浅拷贝


在我们结合代码实例前,我们先了解下这个深拷贝,浅拷贝的概念理论知识:


浅拷贝: 指拷贝对象时仅仅拷贝对象本身(包括对象中的基本变量),而不拷贝对象包含的引用指向的对象。


深拷贝 :深拷贝不仅拷贝对象本身,而且拷贝对象包含的引用指向的所有对象。


这么一看,是不是发现了我们上面的例子里面,其实就是属于浅拷贝,确实如此。


因为对于clone方法来说,


如果不对clone()方法进行改造,那么默认的使用,都是浅拷贝。


结合实例:


可见现在的sheep类里已经除了基本变量还包含了额外的对象引用 Wool


image.png


Wool.java


image.png


那么基于这种情况,我们来试试此时浅拷贝克隆出来的情景:

 

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Wool wool=new Wool();
        wool.setColor("Red Red Red Red");
        Sheep sheep=new Sheep();
        sheep.setName("merry");
        sheep.setAge(5);
        sheep.setWool(wool);
        System.out.println("克隆前 sheep :"+sheep.toString());
        System.out.println("-----进行克隆-----");
        Sheep sheep2 = (Sheep) sheep.clone();
        System.out.println("克隆出来的 sheep2:" +sheep2.toString());
        System.out.println("------对sheep2的Wool 颜色属性进行修改------");
        sheep2.getWool().setColor("Black Black  Black");
        System.out.println("修改 wool颜色后, sheep:"+sheep.toString());
        System.out.println("修改 wool颜色后,, sheep2:"+sheep2.toString());
    }


结果:


image.png


为什么?


因为这是浅度拷贝,对除了基本变量的属性值复制外,对里面的wool对象引用并没有额外分配新的内存地址,所以一旦修改了wool,无论是修改sheep的wool属性还是sheep2的属性, 都会致使 使用到wool对象的对象实例 受影响。


所以对于这种实例里面包含了其他对象的引用,在我们使用克隆clone方法时,我们需要对clone()进行改造,实现深拷贝。


这样不管后续怎么去修改,克隆出来的对象与被克隆的对象都互不干扰。


进行改造,如上面的分析,我们需要在对Sheep进行克隆的时候,对里面的Wool也分配新的内存地址。


所以:


改造步骤1,让Wool也实现Cloneable,里面wool的重写的clone方法来进行新的内存地址划分。


改造步骤2,在Sheep的clone方法里,调用wool的clone方法然后再赋值。


具体代码:


步骤1


Wool.java


public class Wool  implements Cloneable{
    private String color;
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Wool{" +
                "color='" + color + '\'' +
                '}';
    }
    public String getColor() {
        return color;
    }
    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }
}


步骤2:


Sheep.java


public class Sheep implements Cloneable {
    private String name;
    private Integer age;
    private Wool wool;
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Sheep sheep= (Sheep) super.clone();
        sheep.wool= (Wool) wool.clone();
        return sheep;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Sheep{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", wool=" + wool +
                '}';
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public Integer getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }
    public Wool getWool() {
        return wool;
    }
    public void setWool(Wool wool) {
        this.wool = wool;
    }
}


Sheep的clone方法改造分析:


image.png


测试方法:


    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Wool wool=new Wool();
        wool.setColor("Red Red Red Red");
        Sheep sheep=new Sheep();
        sheep.setName("merry");
        sheep.setAge(5);
        sheep.setWool(wool);
        System.out.println("克隆前 sheep :"+sheep.toString());
        System.out.println("-----进行克隆-----");
        Sheep sheep2 = (Sheep) sheep.clone();
        System.out.println("克隆出来的 sheep2:" +sheep2.toString());
        System.out.println("------对sheep2的Wool 颜色属性进行修改------");
        sheep2.getWool().setColor("Black Black  Black");
        System.out.println("修改 wool颜色后, sheep:"+sheep.toString());
        System.out.println("修改 wool颜色后,, sheep2:"+sheep2.toString());
    }
}


测试结果:


image.png


ps: 深拷贝,大家理解意思后,其实应该清楚,实现的方式很多种,那么还有哪些方式实现呢? 不妨自己探索下。


好了,该篇就到此。

相关文章
|
11月前
|
设计模式 网络协议 数据可视化
Java 设计模式之状态模式:让对象的行为随状态优雅变化
状态模式通过封装对象的状态,使行为随状态变化而改变。以订单为例,将待支付、已支付等状态独立成类,消除冗长条件判断,提升代码可维护性与扩展性,适用于状态多、转换复杂的场景。
1136 157
|
缓存 安全 Java
Java反射机制:动态操作类与对象
Java反射机制是运行时动态操作类与对象的强大工具,支持获取类信息、动态创建实例、调用方法、访问字段等。它在框架开发、依赖注入、动态代理等方面有广泛应用,但也存在性能开销和安全风险。本文详解反射核心API、实战案例及性能优化策略,助你掌握Java动态编程精髓。
|
Java 数据库连接 API
Java 对象模型现代化实践 基于 Spring Boot 与 MyBatis Plus 的实现方案深度解析
本文介绍了基于Spring Boot与MyBatis-Plus的Java对象模型现代化实践方案。采用Spring Boot 3.1.2作为基础框架,结合MyBatis-Plus 3.5.3.1进行数据访问层实现,使用Lombok简化PO对象,MapStruct处理对象转换。文章详细讲解了数据库设计、PO对象实现、DAO层构建、业务逻辑封装以及DTO/VO转换等核心环节,提供了一个完整的现代化Java对象模型实现案例。通过分层设计和对象转换,实现了业务逻辑与数据访问的解耦,提高了代码的可维护性和扩展性。
560 1
|
存储 人工智能 JavaScript
Java从作用域到对象高级应用​
本内容详细讲解了JavaScript中的作用域类型(函数作用域、块作用域、全局作用域)、作用域链、垃圾回收机制、闭包、变量提升、函数参数、数组方法、内置构造函数、对象高级知识、原型链、对象赋值、深浅拷贝、递归、异常处理及this指向等内容,全面覆盖JS核心概念与编程技巧。
155 0
|
存储 Java
Java对象的内存布局
在HotSpot虚拟机中,Java对象的内存布局分为三部分:对象头(Header)、实例数据(Instance Data)和对齐填充(Padding)。对象头包含Mark Word、Class对象指针及数组长度;实例数据存储对象的实际字段内容;对齐填充用于确保对象大小为8字节的整数倍。
267 0
【Java】— —实现人物对象的增、删、改、查(注:对象的删除以逻辑删除为主,在person类中设置“删除状态字段”,字删除该字段时,将状态改为有效。)
【Java】— —实现人物对象的增、删、改、查(注:对象的删除以逻辑删除为主,在person类中设置“删除状态字段”,字删除该字段时,将状态改为有效。)
|
存储 Java
Java的对象和类的相同之处和不同之处
在 Java 中,对象和类是面向对象编程的核心。
333 19
|
存储 Java
Java编程中的对象和类
【8月更文挑战第55天】在Java的世界中,“对象”与“类”是构建一切的基础。就像乐高积木一样,类定义了形状和结构,而对象则是根据这些设计拼装出来的具体作品。本篇文章将通过一个简单的例子,展示如何从零开始创建一个类,并利用它来制作我们的第一个Java对象。准备好让你的编程之旅起飞了吗?让我们一起来探索这个神奇的过程!
196 10
|
Java
Java 对象和类
在Java中,**类**(Class)和**对象**(Object)是面向对象编程的基础。类是创建对象的模板,定义了属性和方法;对象是类的实例,通过`new`关键字创建,具有类定义的属性和行为。例如,`Animal`类定义了`name`和`age`属性及`eat()`、`sleep()`方法;通过`new Animal()`创建的`myAnimal`对象即可调用这些方法。面向对象编程通过类和对象模拟现实世界的实体及其关系,实现问题的结构化解决。
226 4
|
存储 算法 Java
滚雪球学Java(42):探索对象的奥秘:解析Java中的Object类
【5月更文挑战第17天】🏆本文收录于「滚雪球学Java」专栏,专业攻坚指数级提升,希望能够助你一臂之力,帮你早日登顶实现财富自由🚀;同时,欢迎大家关注&&收藏&&订阅!持续更新中,up!up!up!!
325 2
滚雪球学Java(42):探索对象的奥秘:解析Java中的Object类