【Java】：浅克隆和深克隆

news2024/12/29 8:35:40

克隆

克隆和赋值

克隆的结果是有多个相同的实体，各个对象指向不同的实体
而多个不同对象指向一个相同的实体不是克隆，而是赋值

克隆的过程

首先实例化一个 student1 对象
- 在堆里开辟了一块内存用来存储 age = 10 这个数据
调用 clone 方法
- 在堆中又开辟了一块内存储存和 student1 指向内存区域一模一样的内容
将克隆后的数据内存地址赋值给 student2
- student2 指向新克隆出来的区域

image.png|300

但若想访问 clone 方法，需要满足：
1. 重写 clone 方法，返回 super.clone()
  - 虽然 Object 类是所有类的父类，但它内部的 clone 方法是 protected 修饰的，只有在同包中才能访问，所以需要在新包中重写 clone 方法
  - return super.clone() 的意思就是调用父类（Object类）中的 clone 方法
2. 强制类型转换调用 clone 方法的对象
  - 调用 clone 方法后的返回类型是 Object类，而调用 clone 方法的对象是 Student 类
  - 父类Object 需要强制类型转换成子类Student
3. 需要抛出 CloneNotSuppertedException 异常
4. 自定义类型必须实现 Clonable 接口
  - 这个接口中没有任何抽象方法
  - 此时这个接口叫做空接口/标记接口
  - 只有实现了这个克隆接口，才具备了可以被克隆的能力

代码

class Student implements Cloneable{
    public int age = 10;

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

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Student student1 = new Student();
        Student student2 = (Student)student1.clone();

        System.out.println(student1.age);    //输出：10
        System.out.println(student2.age);    //输出：10
    }
}

浅克隆/浅拷贝

浅克隆创建一个新的对象，但只复制原始对象的基本数据类型的字段或引用（地址），而不赋值引用指向的对象
这意味着新对象和原始对象中的引用指向相同的对象
如果对原始对象的引用类型属性进行修改，浅克隆的对象也会受到影响，因为它们引用了相同的堆内存

浅克隆的实现

class Money {
    public double money = 12.5;
}

class Student implements Cloneable{
    public int age = 10;
    public Money m = new Money();


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

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Student student1 = new Student();
        Student student2 = (Student)student1.clone();

        System.out.println(student1.m.money);  //输出：12.5
        System.out.println(student2.m.money);  //输出：12.5
        System.out.println("=========");
        student1.m.money = 100;
        System.out.println(student1.m.money);  //输出：100
        System.out.println(student2.m.money);  //输出：100
    }
}

观察输出结果可以发现：

将 student1 指向的对象m中的 money 成员改变后，student2 指向的对象中的 money 成员的值也变成了相同的值

所以可知：

student1 和 student2 指向的 m 对象所指向的 money 成员是一样的

深拷贝/深克隆

若想在当 student1 修改 money 的值的时候，student2 中的 money 的值不变，就需要使用深克隆了

深克隆创建一个新的对象，并且递归地复制原始对象的所有字段和引用指向的对象，而不仅仅是复制引用本身
深克隆会确保新对象和原始对象之间的所有关系都是独立的
这意味着对新对象所做的修改不会影响到原始对象，因为他们拥有彼此独立的副本

深克隆的实现

深克隆的实现过程
1. 首先实例化一个 student1 对象
  - 在堆里开辟了一块内存用来存储 age = 10 和 m 这两个数据
    - m 是指向 Money 对象的指针或引用，这个 Money 对象里面有一个 money = 12.5 字段
2. 调用clone 方法
  - 在堆中又开辟了一块内存，存储和 student1 一模一样的内容
3. 将克隆后的数据所在堆中的地址赋值给 tmp
  - tmp 指向新克隆出来的内容的地址
4. 克隆实例化的对象 Money
  - Money 类要支持 clone 方法
    - 要实现 Clonable 接口
    - 重写 clone 方法
5. 将克隆出来的对象的地址赋值给 tmp 中的 m
  - 至此，两个对象分别指向不同的两个内容相同的实体
  - 实例中的引用变量间的修改也互不影响
6. 返回 tmp
  - 将 tmp 的指向地址赋值给 student2，克隆完成

class Money implements Cloneable{
    public double money = 12.5;

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

class Student implements Cloneable{
    public int age = 10;
    public Money m = new Money();


    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Student tmp = (Student) super.clone();
        tmp.m = (Money)this.m.clone();
        return tmp;
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Student student1 = new Student();
        Student student2 = (Student)student1.clone();

        System.out.println(student1.m.money);  //输出：12.5
        System.out.println(student2.m.money);  //输出：12.5
        System.out.println("=========");
        student1.m.money = 100;
        System.out.println(student1.m.money);  //输出：100
        System.out.println(student2.m.money);  //输出：12.5
    }
}