Java基础笔记 - 对象的深复制与浅复制 实现Cloneable接口实现深复制 序列化实现深复制 | IT宅-帅旋的专业知识分享

深复制与浅复制：

浅复制(shallow clone)：

被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，而所有的对其他对象的引用仍然指向原来的对象。换言之，浅复制仅仅复制所考虑的对象，而不复制它所引用的对象。

深复制(deep clone)：

被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，除去那些引用其他对象的变量。那些引用其他对象的变量将指向被复制过的新对象，而不再是原有的那些被引用的对象。换言之，深复制把要复制的对象所引用的对象都复制了一遍。

Object中的clone方法：

clone
protected Object clone()
throws CloneNotSupportedException

创建并返回此对象的一个副本。“副本”的准确含义可能依赖于对象的类。这样做的目的是，对于任何对象 x，表达式：

x.clone() != x

为 true，表达式：

x.clone().getClass() == x.getClass()

也为 true，但这些并非必须要满足的要求。一般情况下：

x.clone().equals(x)

为 true，但这并非必须要满足的要求。

按照惯例，返回的对象应该通过调用 super.clone 获得。如果一个类及其所有的超类（Object 除外）都遵守此约定，则 x.clone().getClass() == x.getClass()。

按照惯例，此方法返回的对象应该独立于该对象（正被复制的对象）。要获得此独立性，在 super.clone 返回对象之前，有必要对该对象的一个或多个字段进行修改。这通常意味着要复制包含正在被复制对象的内部“深层结构”的所有可变对象，并使用对副本的引用替换对这些对象的引用。如果一个类只包含基本字段或对不变对象的引用，那么通常不需要修改 super.clone 返回的对象中的字段。

Object 类的 clone 方法执行特定的复制操作。首先，如果此对象的类不能实现接口 Cloneable，则会抛出 CloneNotSupportedException。注意，所有的数组都被视为实现接口 Cloneable。否则，此方法会创建此对象的类的一个新实例，并像通过分配那样，严格使用此对象相应字段的内容初始化该对象的所有字段；这些字段的内容没有被自我复制。所以，此方法执行的是该对象的“浅表复制”，而不“深层复制”操作。

Object 类本身不实现接口 Cloneable，所以在类为 Object 的对象上调用 clone 方法将会导致在运行时抛出异常。

Object的clone方法的说明：

在运行时刻，Object中的clone()识别出你要复制的是哪一个对象，然后为此对象分配空间，并进行对象的复制，将原始对象的内容一一复制到新对象的存储空间中。

继承自java.lang.Object类的clone()方法是浅复制。

Java中实现对象的克隆：

①为了获取对象的一份拷贝，我们可以利用Object类的clone()方法。

②在派生类中覆盖基类的clone()方法，并声明为public。

③在派生类的clone()方法中，调用super.clone()。

④在派生类中实现Cloneable接口（一个标识性的接口）。

下面是一个实现深复制的例子：

创建Employer类，实现Cloneable接口：

class Employer implements Cloneable{
    private String username;

    public String getUsername() {
        return username;
    }
    
    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }
    
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

创建Employee类，实现Cloneable接口，并改写clone方法，实现深复制：

class Employee implements Cloneable{
    private String username;
    private Employer employer;
    public String getUsername() {
        return username;
    }
    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }
    public Employer getEmployer() {
        return employer;
    }
    public void setEmployer(Employer employer) {
        this.employer = employer;
    }

    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        //克隆Employee对象并手动的进一步克隆Employee对象中包含的Employer对象
        Employee employee = (Employee)super.clone();
        employee.setEmployer((Employer) employee.getEmployer().clone());
        return employee;
    }
}

这样，在客户端拷贝的两个Employee对象的Employer就互不影响了：

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
    Employer employer = new Employer();
    employer.setUsername("arthinking");

    Employee employee = new Employee();
    employee.setUsername("Jason");
    employee.setEmployer(employer);
    
    //employee2由employee深复制得到
    Employee employee2 = (Employee) employee.clone();
    //这样两个employee各自保存了两个employer
    employee2.getEmployer().setUsername("Jason");
    System.out.println(employee.getEmployer().getUsername());
    System.out.println(employee2.getEmployer().getUsername());
}

使用序列化来进行对象的深复制：

序列化即是把对象写到流里面的过程；反序列化即是把对象从流中读取出来的过程。写在流里的是对象的一个拷贝，而原来的对象仍然在JVM里面。

以下是实现过程描述：

前提是对象以及对象内部所有用到的对象都是可序列化的，否则就需要考虑把那些不可序列化的对象标记为transient，从而把它排除到复制范围之外。

然后使对象实现Serializable接口。

把对象写入到一个流里（不用依赖于文件，直接暂存在内存中即可），在从流里读取出来，便得到了一个深复制的对象。

下面是使用序列化实现深复制的例子：

创建Employer2类实现序列化接口：

class Employer2 implements Serializable{

    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private String name;
    
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

创建Employee2类实现序列化接口，并通过序列化编写深复制的方法：

class Employee2 implements Serializable{

    private static final long serialVersionUID = 3969438177161438988L;
    private String name;
    private Employer2 employer;
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public Employer2 getEmployer() {
        return employer;
    }
    public void setEmployer(Employer2 employer) {
        this.employer = employer;
    }
    /**
     * 实现深复制的方法
     */
    public Object deepCopy() throws IOException, ClassNotFoundException{
        //字节数组输出流，暂存到内存中
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        //序列化
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
        oos.writeObject(this);
        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
        //反序列化
        return ois.readObject();
    }
}

在main方法中使用序列化深复制对象：

public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
    Employer2 employer = new Employer2();
    employer.setName("arthinking");
    Employee2 employee = new Employee2();
    employee.setName("Jason");
    employee.setEmployer(employer);
    //通过深复制创建employee2
    Employee2 employee2 = (Employee2) employee.deepCopy();
    employee2.getEmployer().setName("Jason");

    System.out.println(employee.getEmployer().getName());
    System.out.println(employee2.getEmployer().getName());
}

关于Serializable接口的类中的serialVersionUID:

serialVersionUID是long类型的。在Eclipse中有两种生成方式：

• 默认的是1L：

private static final long serialVersionUID = 1L;

• 另外一个则是根据类名、接口名、成员方法以及属性等生成一个64位的哈希字段：

private static final long serialVersionUID = 3969438177161438988L;

serialVersionUID主要是为了解决对象反序列化的兼容性问题。

如果没有提供serialVersionUID，对象序列化后存到硬盘上之后，再增加或减少类的filed。这样，当反序列化时，就会出现Exception，造成不兼容问题。

但当serialVersionUID相同时，它就会将不一样的field以type的缺省值反序列化。这样就可以避开不兼容问题了。

Marker Interface：

标识接口，没有定义任何的方法，如Cloneable和Serializable接口。