前言

Java克隆(Clone)是Java語言的特性之一，但在實(shí)際中應(yīng)用比較少見。但有時候用克隆會更方便更有效率。

對于克隆(Clone)，Java有一些限制：

      1、被克隆的類必須自己實(shí)現(xiàn)Cloneable 接口，以指示 Object.clone() 方法可以合法地對該類實(shí)例進(jìn)行按字段復(fù)制。Cloneable 接口實(shí)際上是個標(biāo)識接口，沒有任何接口方法。

      2、實(shí)現(xiàn)Cloneable接口的類應(yīng)該使用公共方法重寫 Object.clone（它是受保護(hù)的）。某個對象實(shí)現(xiàn)了此接口就克隆它是不可能的。即使 clone 方法是反射性調(diào)用的，也無法保證它將獲得成功。

      3、在Java.lang.Object類中克隆方法是這么定義的：

        protected Object clone()
        throws CloneNotSupportedException

創(chuàng)建并返回此對象的一個副本。表明是一個受保護(hù)的方法，同一個包中可見。

按照慣例，返回的對象應(yīng)該通過調(diào)用 super.clone 獲得。

Java中的賦值

在Java中，賦值是很常用的，一個簡單的賦值如下

//原始類型
int a = 1;
int b = a;

//引用類型
String[] weekdays = new String[5];
String[] gongzuori = weekdays;//僅拷貝引用

在上述代碼中。

      1、如果是原始數(shù)據(jù)類型，賦值傳遞的為真實(shí)的值

      2、如果是引用數(shù)據(jù)類型，賦值傳遞的為對象的引用，而不是對象。

了解了數(shù)據(jù)類型和引用類型的這個區(qū)別，便于我們了解clone。

Clone

在Java中，clone是將已有對象在內(nèi)存中復(fù)制出另一個與之相同的對象的過程。java中的克隆為逐域復(fù)制。

在Java中想要支持clone方法，需要首先實(shí)現(xiàn)Cloneable接口

Cloneable其實(shí)是有點(diǎn)奇怪的，它不同與我們常用到的接口，它內(nèi)部不包含任何方法，它僅僅是一個標(biāo)記接口。

其源碼如下

public interface Cloneable {
}

關(guān)于cloneable，需要注意的

      1、如果想要支持clone，就需要實(shí)現(xiàn)Cloneable 接口

      2、如果沒有實(shí)現(xiàn)Cloneable接口的調(diào)用clone方法，會拋出CloneNotSupportedException異常。

然后是重寫clone方法，并修改成public訪問級別

static class CloneableImp implements Cloneable {
 public int count;
 public Child child;
   
   
 @Override
 public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
   return super.clone();
 }
}

調(diào)用clone方法復(fù)制對象

CloneableImp imp1 = new CloneableImp();
imp1.child = new Child("Andy");
try {
 Object obj = imp1.clone();
 CloneableImp imp2 = (CloneableImp)obj;
 System.out.println("main imp2.child.name=" + imp2.child.name);
} catch (CloneNotSupportedException e) {
 e.printStackTrace();
}

淺拷貝

上面的代碼實(shí)現(xiàn)的clone實(shí)際上是屬于淺拷貝（Shallow Copy）。

關(guān)于淺拷貝，你該了解的

     1、使用默認(rèn)的clone方法

     2、對于原始數(shù)據(jù)域進(jìn)行值拷貝

     3、對于引用類型僅拷貝引用

     4、執(zhí)行快，效率高

     5、不能做到數(shù)據(jù)的100%分離。

     6、如果一個對象只包含原始數(shù)據(jù)域或者不可變對象域，推薦使用淺拷貝。

關(guān)于無法做到數(shù)據(jù)分離，我們可以使用這段代碼驗(yàn)證

CloneableImp imp1 = new CloneableImp();
imp1.child = new Child("Andy");
try {
 Object obj = imp1.clone();
 CloneableImp imp2 = (CloneableImp)obj;
 imp2.child.name = "Bob";
     
 System.out.println("main imp1.child.name=" + imp1.child.name);
} catch (CloneNotSupportedException e) {
 e.printStackTrace();
}

上述代碼我們使用了imp1的clone方法克隆出imp2,然后修改 imp2.child.name 為 Bob,然后打印imp1.child.name 得到的結(jié)果是

main imp1.child.name=Bob

原因是淺拷貝并沒有做到數(shù)據(jù)的100%分離，imp1和imp2共享同一個Child對象，所以一個修改會影響到另一個。

深拷貝

深拷貝可以解決數(shù)據(jù)100%分離的問題。只需要對上面代碼進(jìn)行一些修改即可。

1、Child實(shí)現(xiàn)Cloneable接口。

public class Child implements Cloneable{

 public String name;

 public Child(String name) {
   this.name = name;
 }

 @Override
 public String toString() {
   return "Child [name=" + name + "]";
 }

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

2.重寫clone方法，調(diào)用數(shù)據(jù)域的clone方法。

static class CloneableImp implements Cloneable {
 public int count;
 public Child child;
   
   
 @Override
 public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
   CloneableImp obj = (CloneableImp)super.clone();
   obj.child = (Child) child.clone();
   return obj;
 }
}

當(dāng)我們再次修改imp2.child.name就不會影響到imp1.child.name的值了，因?yàn)閕mp1和imp2各自擁有自己的child對象，因?yàn)樽龅搅藬?shù)據(jù)的100%隔離。

關(guān)于深拷貝的一些特點(diǎn)

      1、需要重寫clone方法，不僅僅只調(diào)用父類的方法，還需調(diào)用屬性的clone方法

      2、做到了原對象與克隆對象之間100%數(shù)據(jù)分離

      3、如果是對象存在引用類型的屬性，建議使用深拷貝

      4、深拷貝比淺拷貝要更加耗時，效率更低

為什么使用克隆

很重要并且常見的常見就是：某個API需要提供一個List集合，但是又不希望調(diào)用者的修改影響到自身的變化，因此需要克隆一份對象，以此達(dá)到數(shù)據(jù)隔離的目的。

應(yīng)盡量避免clone

      1.通常情況下，實(shí)現(xiàn)接口是為了表明類可以為它的客戶做些什么，而Cloneable僅僅是一個標(biāo)記接口，而且還改變了超類中的手保護(hù)的方法的行為，是接口的一種極端非典型的用法，不值得效仿。

      2.Clone方法約定及其脆弱 clone方法的Javadoc描述有點(diǎn)曖昧模糊，如下為 Java SE8的約定

          clone方法創(chuàng)建并返回該對象的一個拷貝。而拷貝的精確含義取決于該對象的類。一般的含義是，對于任何對象x，表達(dá)式

          x.clone() != x 為 true x.clone().getClass() == x.getClass() 也返回true，但非必須 x.clone().equals(x) 也返回true，但也不是必須的

上面的第二個和第三個表達(dá)式很容易就返回false。因而唯一能保證永久為true的就是表達(dá)式一，即兩個對象為獨(dú)立的對象。

       3.可變對象final域 在克隆方法中，如果我們需要對可變對象的final域也進(jìn)行拷貝，由于final的限制，所以實(shí)際上是無法編譯通過的。因此為了實(shí)現(xiàn)克隆，我們需要考慮舍去該可變對象域的final關(guān)鍵字。

       4.線程安全 如果你決定用線程安全的類實(shí)現(xiàn)Cloneable接口，需要保證它的clone方法做好同步工作。默認(rèn)的Object.clone方法是沒有做同步的。

總的來說，java中的clone方法實(shí)際上并不是完善的，建議盡量避免使用。如下是一些替代方案。

Copy constructors

使用復(fù)制構(gòu)造器也可以實(shí)現(xiàn)對象的拷貝。

      1、復(fù)制構(gòu)造器也是構(gòu)造器的一種

      2、只接受一個參數(shù)，參數(shù)類型為當(dāng)前的類

      3、目的是生成一個與參數(shù)相同的新對象

      4、復(fù)制構(gòu)造器相比clone方法的優(yōu)勢是簡單，易于實(shí)現(xiàn)。

一段使用了復(fù)制構(gòu)造器的代碼示例

public class Car {
 Wheel wheel;
 String manufacturer;
 
 public Car(Wheel wheel, String manufacturer) {
   this.wheel = wheel;
   this.manufacturer = manufacturer;
 }
 
 //copy constructor
 public Car(Car car) {
   this(car.wheel, car.manufacturer);
 }
 
 public static class Wheel {
   String brand;
 }
}

注意，上面的代碼實(shí)現(xiàn)為淺拷貝，如果想要實(shí)現(xiàn)深拷貝，參考如下代碼

//copy constructor
public Car(Car car) {
 Wheel wheel = new Wheel();
 wheel.brand = car.wheel.brand;
   
 this.wheel = wheel;
 this.manufacturer = car.manufacturer;
}

為了更加便捷，我們還可以為上述類增加一個靜態(tài)的方法

public static Car newInstance(Car car) {
 return new Car(car);
}

使用Serializable實(shí)現(xiàn)深拷貝

其實(shí)，使用序列化也可以實(shí)現(xiàn)對象的深拷貝。簡略代碼如下

public class DeepCopyExample implements Serializable{
 private static final long serialVersionUID = 6098694917984051357L;
 public Child child;
 
 public DeepCopyExample copy() {
   DeepCopyExample copy = null;
   try {
     ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
     ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baos);
     oos.writeObject(this);
 
     ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());
     ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais);
     copy = (DeepCopyExample) ois.readObject();
   } catch (IOException e) {
     e.printStackTrace();
   } catch (ClassNotFoundException e) {
     e.printStackTrace();
   }
   return copy;
 }
}

其中，Child必須實(shí)現(xiàn)Serializable接口

public class Child implements Serializable{
 private static final long serialVersionUID = 6832122780722711261L;
 public String name = "";

 public Child(String name) {
   this.name = name;
 }

 @Override
 public String toString() {
   return "Child [name=" + name + "]";
 }
}

使用示例兼測試代碼

DeepCopyExample example = new DeepCopyExample();
example.child = new Child("Example");
   
DeepCopyExample copy = example.copy();
if (copy != null) {
 copy.child.name = "Copied";
 System.out.println("example.child=" + example.child + ";copy.child=" + copy.child);
}
//輸出結(jié)果：example.child=Child [name=Example];copy.child=Child [name=Copied]

由輸出結(jié)果來看，copy對象的child值修改不影響example對象的child值，即使用序列化可以實(shí)現(xiàn)對象的深拷貝。

總結(jié)

以上就是Java中克隆的全部內(nèi)容，希望本文對大家學(xué)習(xí)Java能有所幫助。