浅析Java中的深拷贝和浅拷

 

浅析Java中的深拷贝和浅拷贝

原文链接：

http://blog.csdn.net/tounaobun/article/details/8491392

假如说你想复制一个简单变量。很简单：

[java] view plaincopyprint?
  1. int apples = 5; 
  2. int pears = apples; 

不仅仅是int类型，其它七种原始数据类型(boolean,char,byte,short,float,double.long)同样适用于该类情况。

但是如果你复制的是一个对象，情况就有些复杂了。

假设说我是一个beginner，我会这样写：

[java] view plaincopyprint?
  1. class Student { 
  2.     private int number; 
  3.  
  4.     public int getNumber() { 
  5.         return number; 
  6.     } 
  7.  
  8.     public void setNumber(int number) { 
  9.         this.number = number; 
  10.     } 
  11.      
  12. } 
  13. public class Test { 
  14.      
  15.     public static void main(String args[]) { 
  16.          
  17.         Student stu1 = new Student(); 
  18.         stu1.setNumber(12345); 
  19.         Student stu2 = stu1; 
  20.          
  21.         System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber()); 
  22.         System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber()); 
  23.     } 
  24. } 
打印结果：
[plain] view plaincopyprint?
  1. 学生1:12345 
  2. 学生2:12345  

这里我们自定义了一个学生类，该类只有一个number字段。

我们新建了一个学生实例，然后将该值赋值给stu2实例。(Student stu2 = stu1;)

再看看打印结果，作为一个新手，拍了拍胸腹，对象复制不过如此，

难道真的是这样吗？

我们试着改变stu2实例的number字段，再打印结果看看：

[java] view plaincopyprint?
  1. stu2.setNumber(54321); 
  2.  
  3. System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber()); 
  4. System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber()); 

打印结果: 

[plain] view plaincopyprint?
  1. 学生1:54321 
  2. 学生2:54321 

这就怪了，为什么改变学生2的学号，学生1的学号也发生了变化呢？ 

原因出在(stu2 = stu1) 这一句。该语句的作用是将stu1的引用赋值给stu2，

这样，stu1和stu2指向内存堆中同一个对象。如图：

那么，怎样才能达到复制一个对象呢？

是否记得万类之王Object。它有11个方法，有两个protected的方法，其中一个为clone方法。

该方法的签名是：

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

因为每个类直接或间接的父类都是Object，因此它们都含有clone()方法，但是因为该方法是protected，所以都不能在类外进行访问。

要想对一个对象进行复制，就需要对clone方法覆盖。

一般步骤是（浅复制）：

1. 被复制的类需要实现Clonenable接口（不实现的话在调用clone方法会抛出CloneNotSupportedException异常) 该接口为标记接口(不含任何方法)

2. 覆盖clone()方法，访问修饰符设为public。方法中调用super.clone()方法得到需要的复制对象，（native为本地方法)

下面对上面那个方法进行改造：

[java] view plaincopyprint?
  1. class Student implements Cloneable{ 
  2.     private int number; 
  3.  
  4.     public int getNumber() { 
  5.         return number; 
  6.     } 
  7.  
  8.     public void setNumber(int number) { 
  9.         this.number = number; 
  10.     } 
  11.      
  12.     @Override 
  13.     public Object clone() { 
  14.         Student stu = null; 
  15.         try{ 
  16.             stu = (Student)super.clone(); 
  17.         }catch(CloneNotSupportedException e) { 
  18.             e.printStackTrace(); 
  19.         } 
  20.         return stu; 
  21.     } 
  22. } 
  23. public class Test { 
  24.      
  25.     public static void main(String args[]) { 
  26.          
  27.         Student stu1 = new Student(); 
  28.         stu1.setNumber(12345); 
  29.         Student stu2 = (Student)stu1.clone(); 
  30.          
  31.         System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber()); 
  32.         System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber()); 
  33.          
  34.         stu2.setNumber(54321); 
  35.      
  36.         System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber()); 
  37.         System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber()); 
  38.     } 
  39. } 

打印结果：

[plain] view plaincopyprint?

  1. 学生1:12345 
  2. 学生2:12345 
  3. 学生1:12345 
  4. 学生2:54321 

如果你还不相信这两个对象不是同一个对象，那么你可以看看这一句：

[java] view plaincopyprint?
  1. System.out.println(stu1 == stu2); // false   

上面的复制被称为浅复制(Shallow Copy)，还有一种稍微复杂的深度复制(deep copy)：

我们在学生类里再加一个Address类。

[java] view plaincopyprint?
  1. class Address  { 
  2.     private String add; 
  3.  
  4.     public String getAdd() { 
  5.         return add; 
  6.     } 
  7.  
  8.     public void setAdd(String add) { 
  9.         this.add = add; 
  10.     } 
  11.      
  12. } 
  13.  
  14. class Student implements Cloneable{ 
  15.     private int number; 
  16.  
  17.     private Address addr; 
  18.      
  19.     public Address getAddr() { 
  20.         return addr; 
  21.     } 
  22.  
  23.     public void setAddr(Address addr) { 
  24.         this.addr = addr; 
  25.     } 
  26.  
  27.     public int getNumber() { 
  28.         return number; 
  29.     } 
  30.  
  31.     public void setNumber(int number) { 
  32.         this.number = number; 
  33.     } 
  34.      
  35.     @Override 
  36.     public Object clone() { 
  37.         Student stu = null; 
  38.         try{ 
  39.             stu = (Student)super.clone(); 
  40.         }catch(CloneNotSupportedException e) { 
  41.             e.printStackTrace(); 
  42.         } 
  43.         return stu; 
  44.     } 
  45. } 
  46. public class Test { 
  47.      
  48.     public static void main(String args[]) { 
  49.          
  50.         Address addr = new Address(); 
  51.         addr.setAdd("杭州市"); 
  52.         Student stu1 = new Student(); 
  53.         stu1.setNumber(123); 
  54.         stu1.setAddr(addr); 
  55.          
  56.         Student stu2 = (Student)stu1.clone(); 
  57.          
  58.         System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd()); 
  59.         System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd()); 
  60.     } 
  61. } 

打印结果： 

[plain] view plaincopyprint?
  1. 学生1:123,地址:杭州市 
  2. 学生2:123,地址:杭州市 

乍一看没什么问题，真的是这样吗？

我们在main方法中试着改变addr实例的地址。

[java] view plaincopyprint?
  1. addr.setAdd("西湖区"); 
  2.  
  3. System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd()); 
  4. System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd()); 

打印结果： 

[plain] view plaincopyprint?
  1. 学生1:123,地址:杭州市 
  2. 学生2:123,地址:杭州市 
  3. 学生1:123,地址:西湖区 
  4. 学生2:123,地址:西湖区 

这就奇怪了，怎么两个学生的地址都改变了？

原因是浅复制只是复制了addr变量的引用，并没有真正的开辟另一块空间，将值复制后再将引用返回给新对象。

所以，为了达到真正的复制对象，而不是纯粹引用复制。我们需要将Address类可复制化，并且修改clone方法，完整代码如下：

[java] view plaincopyprint?
  1. package abc; 
  2.  
  3. class Address implements Cloneable { 
  4.     private String add; 
  5.  
  6.     public String getAdd() { 
  7.         return add; 
  8.     } 
  9.  
  10.     public void setAdd(String add) { 
  11.         this.add = add; 
  12.     } 
  13.      
  14.     @Override 
  15.     public Object clone() { 
  16.         Address addr = null; 
  17.         try{ 
  18.             addr = (Address)super.clone(); 
  19.         }catch(CloneNotSupportedException e) { 
  20.             e.printStackTrace(); 
  21.         } 
  22.         return addr; 
  23.     } 
  24. } 
  25.  
  26. class Student implements Cloneable{ 
  27.     private int number; 
  28.  
  29.     private Address addr; 
  30.      
  31.     public Address getAddr() { 
  32.         return addr; 
  33.     } 
  34.  
  35.     public void setAddr(Address addr) { 
  36.         this.addr = addr; 
  37.     } 
  38.  
  39.     public int getNumber() { 
  40.         return number; 
  41.     } 
  42.  
  43.     public void setNumber(int number) { 
  44.         this.number = number; 
  45.     } 
  46.      
  47.     @Override 
  48.     public Object clone() { 
  49.         Student stu = null; 
  50.         try{ 
  51.             stu = (Student)super.clone();   //浅复制  
  52.         }catch(CloneNotSupportedException e) { 
  53.             e.printStackTrace(); 
  54.         } 
  55.         stu.addr = (Address)addr.clone();   //深度复制  
  56.         return stu; 
  57.     } 
  58. } 
  59. public class Test { 
  60.      
  61.     public static void main(String args[]) { 
  62.          
  63.         Address addr = new Address(); 
  64.         addr.setAdd("杭州市"); 
  65.         Student stu1 = new Student(); 
  66.         stu1.setNumber(123); 
  67.         stu1.setAddr(addr); 
  68.          
  69.         Student stu2 = (Student)stu1.clone(); 
  70.          
  71.         System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd()); 
  72.         System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd()); 
  73.          
  74.         addr.setAdd("西湖区"); 
  75.          
  76.         System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd()); 
  77.         System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd()); 
  78.     } 
  79. } 

打印结果： 

[plain] view plaincopyprint?
  1. 学生1:123,地址:杭州市 
  2. 学生2:123,地址:杭州市 
  3. 学生1:123,地址:西湖区 
  4. 学生2:123,地址:杭州市 

这样结果就符合我们的想法了。

总结：浅拷贝是指在拷贝对象时，对于基本数据类型的变量会重新复制一份，而对于引用类型的变量只是对引用进行拷贝，

没有对引用指向的对象进行拷贝。

而深拷贝是指在拷贝对象时，同时会对引用指向的对象进行拷贝。

区别就在于是否对  对象中的引用变量所指向的对象进行拷贝。

最后我们可以看看API里其中一个实现了clone方法的类：

java.util.Date:

[java] view plaincopyprint?
  1. /**
  2. * Return a copy of this object.
  3. */ 
  4. public Object clone() { 
  5.     Date d = null; 
  6.     try { 
  7.         d = (Date)super.clone(); 
  8.         if (cdate != null) { 
  9.             d.cdate = (BaseCalendar.Date) cdate.clone(); 
  10.         } 
  11.     } catch (CloneNotSupportedException e) {} // Won't happen  
  12.     return d; 
  13. }  

该类其实也属于深度复制。

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