是時(shí)候捋一捋Java的深淺拷貝了
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在開發(fā)、刷題、面試中，我們可能會遇到將一個(gè)對象的屬性賦值到另一個(gè)對象的情況，這種情況就叫做拷貝。拷貝與Java內(nèi)存結(jié)構(gòu)息息相關(guān)，搞懂Java深淺拷貝是很必要的!
在對象的拷貝中，很多初學(xué)者可能搞不清到底是拷貝了引用還是拷貝了對象。在拷貝中這里就分為引用拷貝、淺拷貝、深拷貝進(jìn)行講述。
引用拷貝
引用拷貝會生成一個(gè)新的對象引用地址，但是兩個(gè)最終指向依然是同一個(gè)對象。如何更好的理解引用拷貝呢?很簡單，就拿我們?nèi)藖碚f，通常有個(gè)姓名，但是不同場合、人物對我們的叫法可能不同，但我們很清楚哪些名稱都是屬于"我"的!
當(dāng)然，通過一個(gè)代碼示例讓大家領(lǐng)略一下(為了簡便就不寫get、set等方法)：
- class Son {
- String name;
- int age;
- public Son(String name, int age) {
- this.name = name;
- this.age = age;
- }
- }
- public class test {
- public static void main(String[] args) {
- Son s1 = new Son("son1", 12);
- Son s2 = s1;
- s1.age = 22;
- System.out.println(s1);
- System.out.println(s2);
- System.out.println("s1的age:" + s1.age);
- System.out.println("s2的age:" + s2.age);
- System.out.println("s1==s2" + (s1 == s2));//相等
- }
- }
輸出的結(jié)果為：
- Son@135fbaa4
- Son@135fbaa4
- s1的age:22
- s2的age:22
- true
淺拷貝
如何創(chuàng)建一個(gè)對象，將目標(biāo)對象的內(nèi)容復(fù)制過來而不是直接拷貝引用呢?
這里先講一下淺拷貝，淺拷貝會創(chuàng)建一個(gè)新對象，新對象和原對象本身沒有任何關(guān)系，新對象和原對象不等，但是新對象的屬性和老對象相同。具體可以看如下區(qū)別：
- 如果屬性是基本類型(int,double,long,boolean等)，拷貝的就是基本類型的值;
- 如果屬性是引用類型，拷貝的就是內(nèi)存地址(即復(fù)制引用但不復(fù)制引用的對象) ，因此如果其中一個(gè)對象改變了這個(gè)地址，就會影響到另一個(gè)對象。
如果用一張圖來描述一下淺拷貝，它應(yīng)該是這樣的：
如何實(shí)現(xiàn)淺拷貝呢?也很簡單，就是在需要拷貝的類上實(shí)現(xiàn)Cloneable接口并重寫其clone()方法。
- @Override
- protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
- return super.clone();
- }
在使用的時(shí)候直接調(diào)用類的clone()方法即可。具體案例如下：
- class Father{
- String name;
- public Father(String name) {
- this.name=name;
- }
- @Override
- public String toString() {
- return "Father{" +
- "name='" + name + '\'' +
- '}';
- }
- }
- class Son implements Cloneable {
- int age;
- String name;
- Father father;
- public Son(String name,int age) {
- this.age=age;
- this.name = name;
- }
- public Son(String name,int age, Father father) {
- this.age=age;
- this.name = name;
- this.father = father;
- }
- @Override
- public String toString() {
- return "Son{" +
- "age=" + age +
- ", name='" + name + '\'' +
- ", father=" + father +
- '}';
- }
- @Override
- protected Son clone() throws CloneNotSupportedException {
- return (Son) super.clone();
- }
- }
- public class test {
- public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
- Father f=new Father("bigFather");
- Son s1 = new Son("son1",13);
- s1.father=f;
- Son s2 = s1.clone();
- System.out.println(s1);
- System.out.println(s2);
- System.out.println("s1==s2:"+(s1 == s2));//不相等
- System.out.println("s1.name==s2.name:"+(s1.name == s2.name));//相等
- System.out.println();
- //但是他們的Father father 和String name的引用一樣
- s1.age=12;
- s1.father.name="smallFather";//s1.father引用未變
- s1.name="son222";//類似 s1.name=new String("son222") 引用發(fā)生變化
- System.out.println("s1.Father==s2.Father:"+(s1.father == s2.father));//相等
- System.out.println("s1.name==s2.name:"+(s1.name == s2.name));//不相等
- System.out.println(s1);
- System.out.println(s2);
- }
- }
運(yùn)行結(jié)果為：
- Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}}
- Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}}
- s1==s2:false
- s1.name==s2.name:true//此時(shí)相等
- s1.Father==s2.Father:true
- s1.name==s2.name:false//修改引用后不等
- Son{age=12, name='son222', father=Father{name='smallFather'}}
- Son{age=13, name='son1', father=Father{name='smallFather'}}
不出意外，這種淺拷貝除了對象本身不同以外，各個(gè)零部件和關(guān)系和拷貝對象都是相同的，就好像雙胞胎一樣，是兩個(gè)人，但是其開始的樣貌、各種關(guān)系(父母親人)都是相同的。需要注意的是其中name初始==是相等的，是因?yàn)槌跏紲\拷貝它們指向一個(gè)相同的String，而后s1.name="son222" 則改變引用指向。
深拷貝
對于上述的問題雖然拷貝的兩個(gè)對象不同，但其內(nèi)部的一些引用還是相同的，怎么樣絕對的拷貝這個(gè)對象，使這個(gè)對象完全獨(dú)立于原對象呢?就使用我們的深拷貝了。深拷貝：在對引用數(shù)據(jù)類型進(jìn)行拷貝的時(shí)候，創(chuàng)建了一個(gè)新的對象，并且復(fù)制其內(nèi)的成員變量。
在具體實(shí)現(xiàn)深拷貝上，這里提供兩個(gè)方式，重寫clone()方法和序列法。
重寫clone()方法
如果使用重寫clone()方法實(shí)現(xiàn)深拷貝，那么要將類中所有自定義引用變量的類也去實(shí)現(xiàn)Cloneable接口實(shí)現(xiàn)clone()方法。對于字符類可以創(chuàng)建一個(gè)新的字符串實(shí)現(xiàn)拷貝。
對于上述代碼，F(xiàn)ather類實(shí)現(xiàn)Cloneable接口并重寫clone()方法。son的clone()方法需要對各個(gè)引用都拷貝一遍。
- //Father clone()方法
- @Override
- protected Father clone() throws CloneNotSupportedException {
- return (Father) super.clone();
- }
- //Son clone()方法
- @Override
- protected Son clone() throws CloneNotSupportedException {
- Son son= (Son) super.clone();//待返回拷貝的對象
- son.name=new String(name);
- son.father=father.clone();
- return son;
- }
其他代碼不變，執(zhí)行結(jié)果如下：
- Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}}
- Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}}
- s1==s2:false
- s1.name==s2.name:false
- s1.Father==s2.Father:false
- s1.name==s2.name:false
- Son{age=12, name='son222', father=Father{name='smallFather'}}
- Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}}
序列化
可以發(fā)現(xiàn)這種方式實(shí)現(xiàn)了深拷貝。但是這種情況有個(gè)問題，如果引用數(shù)量或者層數(shù)太多了怎么辦呢?
不可能去每個(gè)對象挨個(gè)寫clone()吧?那怎么辦呢?借助序列化啊。
因?yàn)樾蛄谢螅簩⒍M(jìn)制字節(jié)流內(nèi)容寫到一個(gè)媒介(文本或字節(jié)數(shù)組)，然后是從這個(gè)媒介讀取數(shù)據(jù)，原對象寫入這個(gè)媒介后拷貝給clone對象，原對象的修改不會影響clone對象，因?yàn)閏lone對象是從這個(gè)媒介讀取。
熟悉對象緩存的知道我們經(jīng)常將Java對象緩存到Redis中，然后還可能從Redis中讀取生成Java對象，這就用到序列化和反序列化。一般可以將Java對象存儲為字節(jié)流或者json串然后反序列化成Java對象。因?yàn)樾蛄谢瘯Υ鎸ο蟮膶傩缘遣粫矡o法存儲對象在內(nèi)存中地址相關(guān)信息。所以在反序列化成Java對象時(shí)候會重新創(chuàng)建所有的引用對象。
在具體實(shí)現(xiàn)上，自定義的類需要實(shí)現(xiàn)Serializable接口。在需要深拷貝的類(Son)中定義一個(gè)函數(shù)返回該類對象：
- protected Son deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {
- Son son=null;
- //在內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)字節(jié)數(shù)組緩沖區(qū)，所有發(fā)送到輸出流的數(shù)據(jù)保存在該字節(jié)數(shù)組中
- //默認(rèn)創(chuàng)建一個(gè)大小為32的緩沖區(qū)
- ByteArrayOutputStream byOut=new ByteArrayOutputStream();
- //對象的序列化輸出
- ObjectOutputStream outputStream=new ObjectOutputStream(byOut);//通過字節(jié)數(shù)組的方式進(jìn)行傳輸
- outputStream.writeObject(this); //將當(dāng)前student對象寫入字節(jié)數(shù)組中
- //在內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)字節(jié)數(shù)組緩沖區(qū)，從輸入流讀取的數(shù)據(jù)保存在該字節(jié)數(shù)組緩沖區(qū)
- ByteArrayInputStream byIn=new ByteArrayInputStream(byOut.toByteArray()); //接收字節(jié)數(shù)組作為參數(shù)進(jìn)行創(chuàng)建
- ObjectInputStream inputStream=new ObjectInputStream(byIn);
- son=(Son) inputStream.readObject(); //從字節(jié)數(shù)組中讀取
- return son;
- }
使用時(shí)候調(diào)用我們寫的方法即可，其他不變，實(shí)現(xiàn)的效果為：
- Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}}
- Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}}
- s1==s2:false
- s1.name==s2.name:false
- s1.Father==s2.Father:false
- s1.name==s2.name:false
- Son{age=12, name='son222', father=Father{name='smallFather'}}
- Son{age=13, name='son1', father=Father{name='bigFather'}}
原文鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/kmD6FKJ5fwLUr64DonZf-A
