Java中的深淺拷貝問題，你清楚嗎？

Java旅途發表於2021-01-25
Java

一、前言

拷貝這個詞想必大家都很熟悉，在工作中經常需要拷貝一份檔案作為副本。拷貝的好處也很明顯，相較於新建來說，可以節省很大的工作量。在Java中，同樣存在拷貝這個概念，拷貝的意義也是可以節省建立物件的開銷。

Object類中有一個方法clone()，具體方法如下：

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;
  1. 該方法由 protected 修飾，java中所有類預設是繼承Object類的，過載後的clone()方法為了保證其他類都可以正常呼叫，修飾符需要改成public。
  2. 該方法是一個native方法，被native修飾的方法實際上是由非Java程式碼實現的，效率要高於普通的java方法。
  3. 該方法的返回值是Object物件，因此我們需要強轉成我們需要的型別。
  4. 該方法丟擲了一個CloneNotSupportedException異常，意思就是不支援拷貝，需要我們實現Cloneable介面來標記，這個類支援拷貝。

為了演示方便，我們新建兩個實體類Dept 和 User，其中User依賴了Dept，實體類程式碼如下：

Dept類：

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Dept {

    private int deptNo;
    private String name;
}

User類：

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class User {

    private int age;
    private String name;
    private Dept dept;
}

二、淺拷貝

對於基本型別的的屬性，淺拷貝會將屬性值複製給新的物件，而對於引用型別的屬性，淺拷貝會將引用複製給新的物件。而像String，Integer這些引用型別，都不是不可變的，拷貝的時候會建立一份新的記憶體空間來存放值，並且將新的引用指向新的記憶體空間。不可變型別是特殊的引用型別，我們姑且認為這些final型別的應用也是複製值。

淺拷貝功能實現

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class User implements Cloneable{

    private int age;
    private String name;
    private Dept dept;
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

如何驗證我們的結論呢？首先對比被拷貝出的物件和原物件是否相等，不等則說明是新拷貝出的一個物件。其次修改拷貝出物件的基本型別屬性，如果原物件的此屬性發生了修改，則說明基本型別的屬性是同一個，最後修改拷貝出物件的引用型別物件即Dept屬性，如果原物件的此屬性發生了改變，則說明引用型別的屬性是同一個。清楚測試原理後，我們寫一段測試程式碼來驗證我們的結論。

public static void main(String[] args) throws Exception{

    Dept dept = new Dept(12, "市場部");
    User user = new User(18, "Java旅途", dept);

    User user1 = (User)user.clone();
    System.out.println(user == user1);
    System.out.println();

    user1.setAge(20);
    System.out.println(user);
    System.out.println(user1);
    System.out.println();

    dept.setName("研發部");
    System.out.println(user);
    System.out.println(user1);
}

上面程式碼的執行結果如下

false

User{age=18, name='Java', dept=Dept{deptNo=12, name='市場部'}}
User{age=20, name='Java', dept=Dept{deptNo=12, name='市場部'}}

User{age=18, name='Java', dept=Dept{deptNo=12, name='研發部'}}
User{age=20, name='Java', dept=Dept{deptNo=12, name='研發部'}}

三、深拷貝

相較於淺拷貝而言，深拷貝除了會將基本型別的屬性複製外，還會將引用型別的屬性也會複製。

深拷貝功能實現

在拷貝user的時候，同時將user中的dept屬性進行拷貝。

dept類：

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Dept implements Cloneable {

    private int deptNo;
    private String name;

    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

user類：

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class User implements Cloneable{

    private int age;
    private String name;
    private Dept dept;

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        User user = (User) super.clone();
        user.dept =(Dept) dept.clone();
        return user;
    }
}

使用淺拷貝的測試程式碼繼續測試，執行結果如下：

false

User{age=18, name='Java旅途', dept=Dept{deptNo=12, name='市場部'}}
User{age=20, name='Java旅途', dept=Dept{deptNo=12, name='市場部'}}

User{age=18, name='Java旅途', dept=Dept{deptNo=12, name='研發部'}}
User{age=20, name='Java旅途', dept=Dept{deptNo=12, name='市場部'}}

除此之外，還可以利用反序列化實現深拷貝，先將物件序列化成位元組流，然後再將位元組流序列化成物件，這樣就會產生一個新的物件。

參考：再見：深拷貝、淺拷貝問題！——CodeSheep

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