Java中的深浅拷贝问题，你清楚吗？

2021 年 1 月 25 日
筆記
Java基础

一、前言

拷贝这个词想必大家都很熟悉，在工作中经常需要拷贝一份文件作为副本。拷贝的好处也很明显，相较于新建来说，可以节省很大的工作量。在Java中，同样存在拷贝这个概念，拷贝的意义也是可以节省创建对象的开销。

Object类中有一个方法clone()，具体方法如下：

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

该方法由 protected 修饰，java中所有类默认是继承Object类的，重载后的clone()方法为了保证其他类都可以正常调用，修饰符需要改成public。
该方法是一个native方法，被native修饰的方法实际上是由非Java代码实现的，效率要高于普通的java方法。
该方法的返回值是Object对象，因此我们需要强转成我们需要的类型。
该方法抛出了一个CloneNotSupportedException异常，意思就是不支持拷贝，需要我们实现Cloneable接口来标记，这个类支持拷贝。

为了演示方便，我们新建两个实体类Dept 和 User，其中User依赖了Dept，实体类代码如下：

Dept类：

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Dept {

    private int deptNo;
    private String name;
}

User类：

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class User {

    private int age;
    private String name;
    private Dept dept;
}

二、浅拷贝

对于基本类型的的属性，浅拷贝会将属性值复制给新的对象，而对于引用类型的属性，浅拷贝会将引用复制给新的对象。而像String，Integer这些引用类型，都不是不可变的，拷贝的时候会创建一份新的内存空间来存放值，并且将新的引用指向新的内存空间。不可变类型是特殊的引用类型，我们姑且认为这些final类型的应用也是复制值。

浅拷贝功能实现

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class User implements Cloneable{

    private int age;
    private String name;
    private Dept dept;
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

如何验证我们的结论呢？首先对比被拷贝出的对象和原对象是否相等，不等则说明是新拷贝出的一个对象。其次修改拷贝出对象的基本类型属性，如果原对象的此属性发生了修改，则说明基本类型的属性是同一个，最后修改拷贝出对象的引用类型对象即Dept属性，如果原对象的此属性发生了改变，则说明引用类型的属性是同一个。清楚测试原理后，我们写一段测试代码来验证我们的结论。

public static void main(String[] args) throws Exception{

    Dept dept = new Dept(12, "市场部");
    User user = new User(18, "Java旅途", dept);

    User user1 = (User)user.clone();
    System.out.println(user == user1);
    System.out.println();

    user1.setAge(20);
    System.out.println(user);
    System.out.println(user1);
    System.out.println();

    dept.setName("研发部");
    System.out.println(user);
    System.out.println(user1);
}

上面代码的运行结果如下

false

User{age=18, name='Java', dept=Dept{deptNo=12, name='市场部'}}
User{age=20, name='Java', dept=Dept{deptNo=12, name='市场部'}}

User{age=18, name='Java', dept=Dept{deptNo=12, name='研发部'}}
User{age=20, name='Java', dept=Dept{deptNo=12, name='研发部'}}

三、深拷贝

相较于浅拷贝而言，深拷贝除了会将基本类型的属性复制外，还会将引用类型的属性也会复制。

深拷贝功能实现

在拷贝user的时候，同时将user中的dept属性进行拷贝。

dept类：

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Dept implements Cloneable {

    private int deptNo;
    private String name;

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

user类：

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class User implements Cloneable{

    private int age;
    private String name;
    private Dept dept;

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        User user = (User) super.clone();
        user.dept =(Dept) dept.clone();
        return user;
    }
}

使用浅拷贝的测试代码继续测试，运行结果如下：

false

User{age=18, name='Java旅途', dept=Dept{deptNo=12, name='市场部'}}
User{age=20, name='Java旅途', dept=Dept{deptNo=12, name='市场部'}}

User{age=18, name='Java旅途', dept=Dept{deptNo=12, name='研发部'}}
User{age=20, name='Java旅途', dept=Dept{deptNo=12, name='市场部'}}

除此之外，还可以利用反序列化实现深拷贝，先将对象序列化成字节流，然后再将字节流序列化成对象，这样就会产生一个新的对象。

参考：再见：深拷贝、浅拷贝问题！——CodeSheep

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Tags: Java基础