Cloneable介面和Object的clone()方法

五月的倉頡發表於2015-10-07
Object

為什麼要克隆

為什麼要使用克隆，這其實反映的是一個很現實的問題，假如我們有一個物件：

public class SimpleObject implements Cloneable
{
    private String str;
    
    public SimpleObject()
    {
        System.out.println("Enter SimpleObject.constructor()");
    }

    public String getStr()
    {
        return str;
    }

    public void setStr(String str)
    {
        this.str = str;
    }
    
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException
    {
        return super.clone();
    }
}

現在我寫一段程式：

public static void main(String[] args)
{
    SimpleObject so0 = new SimpleObject();
    so0.setStr("111");
    System.out.println("so0.getStr()：" + so0.getStr());
    SimpleObject so1 = so0;
    so1.setStr("222");
    System.out.println("so0.getStr()：" + so0.getStr());
    System.out.println("so1.getStr()：" + so1.getStr());
}

執行結果其實很明顯：

so0.getStr()：111
so0.getStr()：222
so1.getStr()：222

Java底層使用C/C++實現的，"="這個運算子，如果左右兩邊都是物件引用的話，在Java中表示的將等號右邊的引用賦值給等號左邊的引用，二者指向的還是同一塊記憶體，所以任何一個引用對記憶體的操作都直接反映到另一個引用上。

但是，現在我想拿這個so0的資料進行一些操作，不想改變原來so0中的內容，這時候就可以使用克隆了，它允許在堆中克隆出一塊和原物件一樣的物件，並將這個物件的地址賦予新的引用，這樣，顯然我對新引用的操作，不會影響到原物件。

當然，理解克隆，最好還是對Java記憶體區域有比較好的理解。

 

Cloneable介面和Object的clone()方法

Java中實現了Cloneable介面的類有很多，像我們熟悉的ArrayList、Calendar、Date、HashMap、Hashtable、HashSet、LinkedList等等。

還是那句話，對於不熟悉的介面、方法，第一反應一定是查詢JDK API。

1、Cloneable介面

三句話總結：

（1）此類實現了Cloneable介面，以指示Object的clone()方法可以合法地對該類例項進行按欄位複製

（2）如果在沒有實現Cloneable介面的例項上呼叫Object的clone()方法，則會導致丟擲CloneNotSupporteddException

（3）按照慣例，實現此介面的類應該使用公共方法重寫Object的clone()方法，Object的clone()方法是一個受保護的方法

2、Object的clone()方法

建立並返回此物件的一個副本。對於任何物件x，表示式：

（1）x.clone() != x為true

（2）x.clone().getClass() == x.getClass()為true

（3）x.clone().equals(x)一般情況下為true，但這並不是必須要滿足的要求

 

克隆例項

把上面例子的main函式修改一下：

public static void main(String[] args) throws Exception
{
    SimpleObject so0 = new SimpleObject();
    so0.setStr("111");
    SimpleObject so1 = (SimpleObject)so0.clone();
    
    System.out.println("so0 == so1?" + (so0 == so1));
    System.out.println("so0.getClass() == so1.getClass()?" + (so0.getClass() == so1.getClass()));
    System.out.println("so0.equals(so1)?" + (so0.equals(so1)));
        
    so1.setStr("222");
    System.out.println("so0.getStr()：" + so0.getStr());
    System.out.println("so1.getStr()：" + so1.getStr());
}

看一下執行結果：

Enter SimpleObject.constructor()
so0 == so1?false
so0.getClass() == so1.getClass()?true
so0.equals(so1)?false
so0.getStr()：111
so1.getStr()：222

得到三個結論：

1、克隆一個物件並不會呼叫物件的構造方法，因為"Enter SimpleObject.constructor()"語句只出現了一次

2、符合JDK API的clone()方法三條規則

3、so1對於SimpleObject物件str欄位的修改再也不會影響到so0了

 

淺克隆和深克隆

淺克隆（shallow clone）和深克隆（deep clone）反映的是，當物件中還有物件的時候，那麼：

1、淺克隆，即很表層的克隆，如果我們要克隆物件，只克隆它自身以及它所包含的所有物件的引用地址

2、深克隆，克隆除自身物件以外的所有物件，包括自身所包含的所有物件例項

這兩個概念應該很好理解，就不寫程式碼了。多提一句，所有的基本資料型別，無論是淺克隆還是深克隆，都會進行原值克隆，畢竟它們都不是物件，不是儲存在堆中的。

那其實Object的clone()方法，提供的是一種淺克隆的機制，如果想要實現對物件的深克隆，在不引入第三方jar包的情況下，可以使用兩種辦法：

1、先對物件進行序列化，緊接著馬上反序列化出

2、先呼叫super.clone()方法克隆出一個新物件來，然後在子類的clone()方法中手動給克隆出來的非基本資料型別（引用型別）賦值，比如ArrayList的clone()方法：

public Object clone() {
try {
    ArrayList<E> v = (ArrayList<E>) super.clone();
    v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
    v.modCount = 0;
    return v;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
    // this shouldn't happen, since we are Cloneable
    throw new InternalError();
}
}

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