什麼是 Java 對象深拷貝？面試必問！

  • 2019 年 10 月 4 日
  • 筆記

介紹

在Java語言里，當我們需要拷貝一個對象時，有兩種類型的拷貝：淺拷貝與深拷貝。

淺拷貝只是拷貝了源對象的地址，所以源對象的值發生變化時，拷貝對象的值也會發生變化。

而深拷貝則是拷貝了源對象的所有值，所以即使源對象的值發生變化時，拷貝對象的值也不會改變。如下圖描述：

了解了淺拷貝和深拷貝的區別之後，本篇部落格將教大家幾種深拷貝的方法。

拷貝對象

首先，我們定義一下需要拷貝的簡單對象。

/**   * 用戶   */  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    }

如上述程式碼，我們定義了一個User用戶類，包含name姓名，和address地址，其中address並不是字元串，而是另一個Address類，包含country國家和city城市。構造方法和成員變數的get()、set()方法此處我們省略不寫。接下來我們將詳細描述如何深拷貝User對象。

方法一 構造函數

我們可以通過在調用構造函數進行深拷貝，形參如果是基本類型和字元串則直接賦值，如果是對象則重新new一個。

測試用例

@Test  public void constructorCopy() {        Address address = new Address("杭州", "中國");      User user = new User("大山", address);        // 調用構造函數時進行深拷貝      User copyUser = new User(user.getName(), new Address(address.getCity(), address.getCountry()));        // 修改源對象的值      user.getAddress().setCity("深圳");        // 檢查兩個對象的值不同      assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());    }

方法二 重載clone()方法

Object父類有個clone()的拷貝方法，不過它是protected類型的，我們需要重寫它並修改為public類型。除此之外，子類還需要實現Cloneable介面來告訴JVM這個類是可以拷貝的。

重寫程式碼

讓我們修改一下User類，Address類，實現Cloneable介面，使其支援深拷貝。

/**   * 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();      }    }
/**   * 用戶   */  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()其實是淺拷貝，所以在重寫User類的clone()方法時，address對象需要調用address.clone()重新賦值。

測試用例

@Test  public void cloneCopy() throws CloneNotSupportedException {        Address address = new Address("杭州", "中國");      User user = new User("大山", address);        // 調用clone()方法進行深拷貝      User copyUser = user.clone();        // 修改源對象的值      user.getAddress().setCity("深圳");        // 檢查兩個對象的值不同      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，我們可以先將源對象進行序列化，再反序列化生成拷貝對象。但是，使用序列化的前提是拷貝的類（包括其成員變數）需要實現Serializable介面。Apache Commons Lang包對Java序列化進行了封裝，我們可以直接使用它。

重寫程式碼

讓我們修改一下User類，Address類，實現Serializable介面，使其支援序列化。

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

測試用例

@Test  public void serializableCopy() {        Address address = new Address("杭州", "中國");      User user = new User("大山", address);        // 使用Apache Commons Lang序列化進行深拷貝      User copyUser = (User) SerializationUtils.clone(user);        // 修改源對象的值      user.getAddress().setCity("深圳");        // 檢查兩個對象的值不同      assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());    }

方法四 Gson序列化

Gson可以將對象序列化成JSON，也可以將JSON反序列化成對象，所以我們可以用它進行深拷貝。

測試用例

@Test  public void gsonCopy() {        Address address = new Address("杭州", "中國");      User user = new User("大山", address);        // 使用Gson序列化進行深拷貝      Gson gson = new Gson();      User copyUser = gson.fromJson(gson.toJson(user), User.class);        // 修改源對象的值      user.getAddress().setCity("深圳");        // 檢查兩個對象的值不同      assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());    }

方法五 Jackson序列化

Jackson與Gson相似，可以將對象序列化成JSON，明顯不同的地方是拷貝的類（包括其成員變數）需要有默認的無參構造函數。

重寫程式碼

讓我們修改一下User類，Address類，實現默認的無參構造函數，使其支援Jackson。

/**   * 用戶   */  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() {      }    }

測試用例

@Test  public void jacksonCopy() throws IOException {        Address address = new Address("杭州", "中國");      User user = new User("大山", address);        // 使用Jackson序列化進行深拷貝      ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();      User copyUser = objectMapper.readValue(objectMapper.writeValueAsString(user), User.class);        // 修改源對象的值      user.getAddress().setCity("深圳");        // 檢查兩個對象的值不同      assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());    }

總結

說了這麼多深拷貝的實現方法，哪一種方法才是最好的呢？

最簡單的判斷就是根據拷貝的類（包括其成員變數）是否提供了深拷貝的構造函數、是否實現了Cloneable介面、是否實現了Serializable介面、是否實現了默認的無參構造函數來進行選擇。如果需要詳細的考慮，則可以參考下面的表格：

作者丨吳大山

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

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