[改善Java代码]避免对象的浅拷贝

建议43： 避免对象的浅拷贝

我们知道一个类实现了Cloneable接口就表示它具备了被拷贝的能力，如果再覆写clone()方法就会完全具备拷贝能力。拷贝是在内存中进行的，所以在性能方面比直接通过new生成对象要快很多，特别是在大对象的生成上，这会使性能的提升非常显著。但是对象拷贝也有一个比较容易忽略的问题：浅拷贝（Shadow Clone，也叫做影子拷贝）存在对象属性拷贝不彻底的问题。我们来看这样一段代码：

public class Client {  
    public static void main(String[] args) {  
         //定义父亲  
         Person f = new Person("父亲");  
         //定义大儿子  
         Person s1 = new Person("大儿子",f);  
         //小儿子的信息是通过大儿子拷贝过来的  
         Person s2 = s1.clone();  
         s2.setName("小儿子");  
         System.out.println(s1.getName() +" 的父亲是 " + s1.getFather().getName());  
         System.out.println(s2.getName() +" 的父亲是 " + s2.getFather().getName());  
    }  
}  

class Person implements Cloneable{  
    //姓名  
    private String name;  
    //父亲  
    private Person father;  

    public Person(String _name){  
         name = _name;  
    }  
    public Person(String _name,Person _parent){  
         name = _name;  
         father = _parent;  
    }  
    /*name和parent的getter/setter方法省略*/  

    //拷贝的实现  
    @Override  
    public Person clone(){  
         Person p = null;  
         try {  
           p = (Person) super.clone();  
         } catch (CloneNotSupportedException e) {  
           e.printStackTrace();  
         }  
         return p;  
   }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public Person getFather() {
        return father;
    }
    public void setFather(Person father) {
        this.father = father;
    }  
} 

程序中，我们描述了这样一个场景：一个父亲，有两个儿子，大小儿子同根同种，所以小儿子对象就通过拷贝大儿子对象来生成，运行输出的结果如下：

大儿子 的父亲是 父亲
小儿子 的父亲是 父亲

这很正确，没有问题。突然有一天，父亲心血来潮想让大儿子去认个干爹，也就是大儿子的父亲名称需要重新设置一下，代码如下：

public static void main(String[] args) {  
     //定义父亲  
     Person f = new Person("父亲");  
     //定义大儿子  
     Person s1 = new Person("大儿子",f);  
     //小儿子的信息是通过大儿子拷贝过来的  
     Person s2 = s1.clone();  
     s2.setName("小儿子");  
     //认干爹  
     s1.getFather().setName("干爹");  
     System.out.println(s1.getName() +" 的父亲是 " + s1.getFather().getName());  
     System.out.println(s2.getName() +" 的父亲是 " + s2.getFather().getName());  
} 

上面仅仅修改了加粗字体部分，大儿子重新设置了父亲名称，我们期望的输出是：将大儿子父亲的名称修改为干爹，小儿子的父亲名称保持不变。下面来检查一下结果是否如此：

大儿子 的父亲是 干爹  
小儿子 的父亲是 干爹 

怎么回事，小儿子的父亲也成了“干爹”?两个儿子都没有，岂不是要气死“父亲”了！出现这个问题的原因就在于clone方法，我们知道所有类都继承自Object，Object提供了一个对象拷贝的默认方法，即上面代码中的super.clone方法，但是该方法是有缺陷的，它提供的是一种浅拷贝方式，也就是说它并不会把对象的所有属性全部拷贝一份，而是有选择性的拷贝，它的拷贝规则如下：

（1）基本类型

如果变量是基本类型，则拷贝其值，比如int、float等。

（2）对象

如果变量是一个实例对象，则拷贝地址引用，也就是说此时新拷贝出的对象与原有对象共享该实例变量，不受访问权限的限制。这在Java中是很疯狂的，因为它突破了访问权限的定义：一个private修饰的变量，竟然可以被两个不同的实例对象访问，这让Java的访问权限体系情何以堪！

（3）String字符串

这个比较特殊，拷贝的也是一个地址，是个引用，但是在修改时，它会从字符串池（String Pool）中重新生成新的字符串，原有的字符串对象保持不变，在此处我们可以认为String是一个基本类型。（有关字符串的知识详见第4章。）

明白了这三个规则，上面的例子就很清晰了，小儿子对象是通过拷贝大儿子产生的，其父亲都是同一个人，也就是同一个对象，大儿子修改了父亲名称，小儿子也就跟着修改了—于是，父亲的两个儿子都没了！其实要更正也很简单，clone方法的代码如下：

public Person clone(){  
     Person p = null;  
     try {  
        p = (Person) super.clone();  
        p.setFather(new Person(p.getFather().getName()));  
     } catch (CloneNotSupportedException e) {  
        e.printStackTrace();  
     }  
     return p;  
} 

然后再运行，小儿子的父亲就不会是“干爹”了。如此就实现了对象的深拷贝（Deep Clone），保证拷贝出来的对象自成一体，不受“母体”的影响，和new生成的对象没有任何区别。

注意　浅拷贝只是Java提供的一种简单拷贝机制，不便于直接使用。