java对象的克隆以及深拷贝与浅拷贝

一、为什么要使用克隆

　　在实际编程过程中，我们常常要遇到这种情况：有一个对象A，在某一时刻A中已经包含了一些有效值，此时可能会需要一个和A完全相同新对象B，并且此后对B任何改动都不会影响到A中的值，也就是说，A与B是两个独立的对象，但B的初始值是由A对象确定的。在 Java语言中，用简单的赋值语句是不能满足这种需求的。要满足这种需求虽然有很多途径，但实现clone（）方法是其中最简单，也是最高效的手段。

　　使用new和赋值语句或者set注入都是可以的，但是，这会花费大量开销去做，效率低，并且还会产生冗余代码。Object的clone()方法是在java平台层实现的native方法，具有开销小，速度快的特点。

二、克隆的实现

需要克隆的类实现Cloneable接口
需要克隆的类复写clone方法，并在方法中调用父类的clone方法

package com.javaBase.clone;

/**
 * 〈一句话功能简述〉;
 * 〈对象克隆〉
 *
 * @author jxx
 * @see [相关类/方法]（可选）
 * @since [产品/模块版本] （可选）
 */
public class Workers implements Cloneable {

    /**
     * 复写父类的clone方法
     * @return
     * @throws CloneNotSupportedException
     */
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Workers w = new Workers();
        Workers w2 = (Workers)w.clone();
        System.out.println(w == w2);
    }
}

运行结果：false

显然w2是w的克隆，并且是一个新的对象。这便是简单的克隆实现。

三、深克隆与浅克隆

　　浅拷贝：仅仅克隆基本类型变量，而不克隆引用类型的变量
　　深克隆：既克隆基本类型变量，也克隆引用类型变量

代码示例：

package com.javaBase.clone;

/**
 * 〈一句话功能简述〉;
 * 〈功能详细描述〉
 *
 * @author jxx
 * @see [相关类/方法]（可选）
 * @since [产品/模块版本] （可选）
 */
public class Boss implements Cloneable {

    private String name;
    private char sex;

    public Boss(String name, char sex) {
        this.name = name;
        this.sex = sex;
    }

    public char getSex() {
        return sex;
    }

    public void setSex(char sex) {
        this.sex = sex;
    }

    public String getName() {

        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

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

package com.javaBase.clone;

/**
 * 〈一句话功能简述〉;
 * 〈浅拷贝〉
 *
 * @author jxx
 * @see [相关类/方法]（可选）
 * @since [产品/模块版本] （可选）
 */
public class Workers implements Cloneable {

    private String name;
    private char sex;
    private Boss boss;

    public Workers(String name, char sex, Boss boss) {
        this.name = name;
        this.sex = sex;
        this.boss = boss;
    }

    /**
     * 复写父类的clone方法
     *
     * @return
     * @throws CloneNotSupportedException
     */
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Boss boss = new Boss("马云",'男');
        Workers w = new Workers("张三",'女',boss);
        Workers w2 = (Workers) w.clone();
        System.out.println(w.name == w2.name);      //true
        System.out.println(w.sex == w2.sex);        //true
        System.out.println(w.boss == w2.boss);      //true

        w.name = "李四";
        System.out.println(w.name == w2.name);      //false

        w.boss.setName("马化腾");
        System.out.println(w.boss.getName() == w2.boss.getName());  //true 修改w对象的boss的属性值，w2对象中的值也跟随发生了变化
    }
}

以上是一个浅拷贝的例子，Boss是一个引用类型，当w对象克隆体w2中的boss引用和w2指向的是同一片内存区域，因此，修改其中一个的boss属性值。另一个也会随着发生变化。因此当对象属性中存在引用类型时，需要进行深拷贝。下面是深拷贝代码：

package com.javaBase.clone;

/**
 * 〈一句话功能简述〉;
 * 〈深拷贝〉
 *
 * @author jxx
 * @see [相关类/方法]（可选）
 * @since [产品/模块版本] （可选）
 */
public class Workers implements Cloneable {

    private String name;
    private char sex;
    private Boss boss;

    public Workers(String name, char sex, Boss boss) {
        this.name = name;
        this.sex = sex;
        this.boss = boss;
    }

    /**
     * 复写父类的clone方法
     *
     * @return
     * @throws CloneNotSupportedException
     */
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Workers w = (Workers)super.clone();
        //拷贝一份新的引用类型
        w.boss = (Boss)this.boss.clone();
        return w;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Boss boss = new Boss("马云",'男');
        Workers w = new Workers("张三",'女',boss);
        Workers w2 = (Workers) w.clone();
        System.out.println(w.name == w2.name);      //true
        System.out.println(w.sex == w2.sex);        //true
        System.out.println(w.boss == w2.boss);      //false

        w.name = "李四";
        System.out.println(w.name == w2.name);      //false

        w.boss.setName("马化腾");
        System.out.println(w.boss.getName() == w2.boss.getName());  //false 修改w对象的boss的属性值，w2对象中的值没有跟随变化
    }
}

可见深拷贝情况下，w2与w拥有两个不同的对象boss。

四、String类型的特殊性

　　我们知道对于引用类型需要进行深度拷贝，但String类型是个例外，String类型的变量clone后的表现好象也实现了深度clone，但其实只是一个假象。因为执行 cloned.name = "new";语句时，它作用相当于生成了一个新的string类型，然后又赋回给cloned.name。这是因为string被sun公司的工程师写成了一个不可更改的类（immutable class），在所有string类中的函数都不能更改自身的值。

五、总结

浅克隆：只复制基本类型的数据，引用类型的数据只复制了引用的地址，引用的对象并没有复制，在新的对象中修改引用类型的数据会影响原对象中的引用。直接使用clone方法，再嵌套的还是浅克隆，因为有些引用类型不能直接克隆。
深克隆：是在引用类型的类中也实现了clone，是clone的嵌套，并且在clone方法中又对没有clone方法的引用类型又做差异化复制，克隆后的对象与原对象之间完全不会影响，但是内容完全相同。
使用序列化也能完成深复制的功能：对象序列化后写入流中，此时也就不存在引用什么的概念了，再从流中读取，生成新的对象，新对象和原对象之间也是完全互不影响的。

参考链接：什么是对象克隆(拷贝/复制)？浅克隆与深克隆有什么区别？

java对象克隆以及深拷贝和浅拷贝