什么是 Java 对象深拷贝？面试必问！

  • 2019 年 10 月 4 日
  • 筆記

介绍

在Java语言里，当我们需要拷贝一个对象时，有两种类型的拷贝：浅拷贝与深拷贝。

浅拷贝只是拷贝了源对象的地址，所以源对象的值发生变化时，拷贝对象的值也会发生变化。

而深拷贝则是拷贝了源对象的所有值，所以即使源对象的值发生变化时，拷贝对象的值也不会改变。如下图描述：

了解了浅拷贝和深拷贝的区别之后，本篇博客将教大家几种深拷贝的方法。

拷贝对象

首先，我们定义一下需要拷贝的简单对象。

/**   * 用户   */  public class User {        private String name;      private Address address;        // constructors, getters and setters    }    /**   * 地址   */  public class Address {        private String city;      private String country;        // constructors, getters and setters    }

如上述代码，我们定义了一个User用户类，包含name姓名，和address地址，其中address并不是字符串，而是另一个Address类，包含country国家和city城市。构造方法和成员变量的get()、set()方法此处我们省略不写。接下来我们将详细描述如何深拷贝User对象。

方法一 构造函数

我们可以通过在调用构造函数进行深拷贝，形参如果是基本类型和字符串则直接赋值，如果是对象则重新new一个。

测试用例

@Test  public void constructorCopy() {        Address address = new Address("杭州", "中国");      User user = new User("大山", address);        // 调用构造函数时进行深拷贝      User copyUser = new User(user.getName(), new Address(address.getCity(), address.getCountry()));        // 修改源对象的值      user.getAddress().setCity("深圳");        // 检查两个对象的值不同      assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());    }

方法二 重载clone()方法

Object父类有个clone()的拷贝方法，不过它是protected类型的，我们需要重写它并修改为public类型。除此之外，子类还需要实现Cloneable接口来告诉JVM这个类是可以拷贝的。

重写代码

让我们修改一下User类，Address类，实现Cloneable接口，使其支持深拷贝。

/**   * 地址   */  public class Address implements Cloneable {        private String city;      private String country;        // constructors, getters and setters        @Override      public Address clone() throws CloneNotSupportedException {          return (Address) super.clone();      }    }
/**   * 用户   */  public class User implements Cloneable {        private String name;      private Address address;        // constructors, getters and setters        @Override      public User clone() throws CloneNotSupportedException {          User user = (User) super.clone();          user.setAddress(this.address.clone());          return user;      }    }

需要注意的是，super.clone()其实是浅拷贝，所以在重写User类的clone()方法时，address对象需要调用address.clone()重新赋值。

测试用例

@Test  public void cloneCopy() throws CloneNotSupportedException {        Address address = new Address("杭州", "中国");      User user = new User("大山", address);        // 调用clone()方法进行深拷贝      User copyUser = user.clone();        // 修改源对象的值      user.getAddress().setCity("深圳");        // 检查两个对象的值不同      assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());    }

方法三 Apache Commons Lang序列化

Java提供了序列化的能力，我们可以先将源对象进行序列化，再反序列化生成拷贝对象。但是，使用序列化的前提是拷贝的类（包括其成员变量）需要实现Serializable接口。Apache Commons Lang包对Java序列化进行了封装，我们可以直接使用它。

重写代码

让我们修改一下User类，Address类，实现Serializable接口，使其支持序列化。

/**   * 地址   */  public class Address implements Serializable {        private String city;      private String country;        // constructors, getters and setters    }
/**   * 用户   */  public class User implements Serializable {        private String name;      private Address address;        // constructors, getters and setters    }

测试用例

@Test  public void serializableCopy() {        Address address = new Address("杭州", "中国");      User user = new User("大山", address);        // 使用Apache Commons Lang序列化进行深拷贝      User copyUser = (User) SerializationUtils.clone(user);        // 修改源对象的值      user.getAddress().setCity("深圳");        // 检查两个对象的值不同      assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());    }

方法四 Gson序列化

Gson可以将对象序列化成JSON，也可以将JSON反序列化成对象，所以我们可以用它进行深拷贝。

测试用例

@Test  public void gsonCopy() {        Address address = new Address("杭州", "中国");      User user = new User("大山", address);        // 使用Gson序列化进行深拷贝      Gson gson = new Gson();      User copyUser = gson.fromJson(gson.toJson(user), User.class);        // 修改源对象的值      user.getAddress().setCity("深圳");        // 检查两个对象的值不同      assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());    }

方法五 Jackson序列化

Jackson与Gson相似，可以将对象序列化成JSON，明显不同的地方是拷贝的类（包括其成员变量）需要有默认的无参构造函数。

重写代码

让我们修改一下User类，Address类，实现默认的无参构造函数，使其支持Jackson。

/**   * 用户   */  public class User {        private String name;      private Address address;        // constructors, getters and setters        public User() {      }    }
/**   * 地址   */  public class Address {        private String city;      private String country;        // constructors, getters and setters        public Address() {      }    }

测试用例

@Test  public void jacksonCopy() throws IOException {        Address address = new Address("杭州", "中国");      User user = new User("大山", address);        // 使用Jackson序列化进行深拷贝      ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();      User copyUser = objectMapper.readValue(objectMapper.writeValueAsString(user), User.class);        // 修改源对象的值      user.getAddress().setCity("深圳");        // 检查两个对象的值不同      assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());    }

总结

说了这么多深拷贝的实现方法，哪一种方法才是最好的呢？

最简单的判断就是根据拷贝的类（包括其成员变量）是否提供了深拷贝的构造函数、是否实现了Cloneable接口、是否实现了Serializable接口、是否实现了默认的无参构造函数来进行选择。如果需要详细的考虑，则可以参考下面的表格：

作者丨吴大山

wudashan.com/2018/10/14/Java-Deep-Copy

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