Java中的clone方法实例详解

Java中对象创建

clone顾名思义就是复制, 在Java语言中, clone方法被对象调用,所以会复制对象。所谓的复制对象,首先要分配一个和源对象同样大小的空间,在这个空间中创建一个新的对象。那么在java语言中,有几种方式可以创建对象呢?

1 使用new操作符创建一个对象

2 使用clone方法复制一个对象

那么这两种方式有什么相同和不同呢?

new操作符的本意是分配内存。程序执行到new操作符时, 首先去看new操作符后面的类型,因为知道了类型,才能知道要分配多大的内存空间。分配完内存之后,再调用构造函数,填充对象的各个域,这一步叫做对象的初始化。构造方法返回后,一个对象创建完毕,可以把他的引用(地址)发布到外部,在外部就可以使用这个引用操纵这个对象。

而clone在第一步是和new相似的, 都是分配内存,调用clone方法时,分配的内存和源对象(即调用clone方法的对象)相同,然后再使用原对象中对应的各个域,填充新对象的域, 填充完成之后,clone方法返回,一个新的相同的对象被创建,同样可以把这个新对象的引用发布到外部。

复制对象 or 复制引用

在Java中,以下类似的代码很常见:

Person p = new Person(23, "zhang");
Person p1 = p;

System.out.println(p);
System.out.println(p1);

当Person p1 = p;执行之后, 是创建了一个新的对象吗? 首先看打印结果:

com.pansoft.zhangjg.testclone.Person@2f9ee1ac com.pansoft.zhangjg.testclone.Person@2f9ee1ac

可已看出,打印的地址值是相同的,既然地址都是相同的,那么肯定是同一个对象。p和p1只是引用而已,他们都指向了一个相同的对象Person(23, "zhang") 。 可以把这种现象叫做引用的复制。 (关于引用和对象的区分,可以参考之前的文章 Java中的String为什么是不可变的? -- String源码分析 , 其中有一节讲到了引用和对象的区分)。上面代码执行完成之后, 内存中的情景如下图所示:

而下面的代码是真正克隆了一个对象:

Person p = new Person(23, "zhang");
Person p1 = (Person) p.clone();

System.out.println(p);
System.out.println(p1);

从打印结果可以看出,两个对象的地址是不同的,也就是说创建了新的对象, 而不是把原对象的地址赋给了一个新的引用变量:

com.pansoft.zhangjg.testclone.Person@2f9ee1ac com.pansoft.zhangjg.testclone.Person@67f1fba0

内存中的情景如下所示:

深拷贝or浅拷贝

上面的示例代码中,Person中有两个成员变量,分别是name和age, name是String类型, age是int类型。代码非常简单,如下所示:·、

public class Person implements Cloneable{

	private int age ;
	private String name;

	public Person(int age, String name) {
		this.age = age;
		this.name = name;
	}

	public Person() {}

	public int getAge() {
		return age;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

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

由于age是基本数据类型, 那么对它的拷贝没有什么疑议,直接将一个4字节的整数值拷贝过来就行。

但是name是String类型的(非基本类型), 它只是一个引用, 指向一个真正的String对象,那么 对它的拷贝 有两种方式: 直接将源对象中的name的引用值拷贝给新对象的name字段, 或者是根据原Person对象中的name指向的字符串对象创建一个新的相同的字符串对象,将这个新字符串对象的引用赋给新拷贝的Person对象的name字段。

这两种拷贝方式分别叫做浅拷贝和深拷贝。深拷贝和浅拷贝的原理如下图所示:

下面通过代码进行验证。

如果两个Person对象的name的地址值相同, 说明两个对象的name都指向同一个String对象, 也就是浅拷贝, 而如果两个对象的name的地址值不同, 那么就说明指向不同的String对象, 也就是在拷贝Person对象的时候, 同时拷贝了name引用的String对象, 也就是深拷贝。验证代码如下:

Person p = new Person(23, "zhang");
Person p1 = (Person) p.clone();

String result = p.getName() == p1.getName() ? "clone是浅拷贝的" : "clone是深拷贝的";
System.out.println(result);

打印结果为:

clone是浅拷贝的

所以clone方法执行的是浅拷贝,在编写程序时需要注意这个问题。

但是我们可以通过覆盖Object中的clone方法, 实现深拷贝。

现在为了要在clone对象时进行深拷贝, 那么就要Clonable接口,覆盖并实现clone方法,除了调用父类中的clone方法得到新的对象, 还要将该类中的引用变量也clone出来。如果只是用Object中默认的clone方法,是浅拷贝的,再次以下面的代码验证:

static class Body implements Cloneable{
 public Head head;

 public Body() {}

 public Body(Head head) {this.head = head;}

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

}

static class Head /*implements Cloneable*/{
 public Face face;

 public Head() {}
 public Head(Face face){this.face = face;}

} 

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
 Body body = new Body(new Head());
 Body body1 = (Body) body.clone();

 System.out.println("body == body1 : " + (body == body1) );
 System.out.println("body.head == body1.head : " + (body.head == body1.head));
}

在以上代码中, 有两个主要的类, 分别为Body和Face, 在Body类中, 组合了一个Face对象。当对Body对象进行clone时, 它组合的Face对象只进行浅拷贝。打印结果可以验证该结论:

body == body1 : false body.head == body1.head : true

如果要使Body对象在clone时进行深拷贝, 那么就要在Body的clone方法中,将源对象引用的Head对象也clone一份。

static class Body implements Cloneable{
 public Head head;
 public Body() {}
 public Body(Head head) {this.head = head;}

 @Override
 protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
 Body newBody = (Body) super.clone();
 newBody.head = (Head) head.clone();
 return newBody;
 }
}

static class Head implements Cloneable{
 public Face face;
 public Head() {}

 public Head(Face face){this.face = face;}
 @Override
 protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
 return super.clone();
 }
} 

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
 Body body = new Body(new Head());
 Body body1 = (Body) body.clone();

 System.out.println("body == body1 : " + (body == body1) );

 System.out.println("body.head == body1.head : " + (body.head == body1.head));
}

打印结果为:

body == body1 : false body.head == body1.head : false

由此可见, body和body1内的head引用指向了不同的Head对象, 也就是说在clone Body对象的同时, 也拷贝了它所引用的Head对象, 进行了深拷贝。

真的是深拷贝吗

由上一节的内容可以得出如下结论:如果想要深拷贝一个对象, 这个对象必须要实现Cloneable接口,实现clone方法,并且在clone方法内部,把该对象引用的其他对象也要clone一份 , 这就要求这个被引用的对象必须也要实现Cloneable接口并且实现clone方法。

那么,按照上面的结论, Body类组合了Head类, 而Head类组合了Face类,要想深拷贝Body类,必须在Body类的clone方法中将Head类也要拷贝一份,但是在拷贝Head类时,默认执行的是浅拷贝,也就是说Head中组合的Face对象并不会被拷贝。验证代码如下:(这里本来只给出Face类的代码就可以了, 但是为了阅读起来具有连贯性,避免丢失上下文信息, 还是给出整个程序,整个程序也非常简短)

static class Body implements Cloneable{
 public Head head;
 public Body() {}
 public Body(Head head) {this.head = head;}

 @Override
 protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
 Body newBody = (Body) super.clone();
 newBody.head = (Head) head.clone();
 return newBody;
 }
}

static class Head implements Cloneable{
 public Face face;
 public Head() {}
 public Head(Face face){this.face = face;}
 @Override
 protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
 return super.clone();
 }
} 

static class Face{}

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
 Body body = new Body(new Head(new Face()));
 Body body1 = (Body) body.clone();
 System.out.println("body == body1 : " + (body == body1));
 System.out.println("body.head == body1.head : " + (body.head == body1.head));

 System.out.println("body.head.face == body1.head.face : " + (body.head.face == body1.head.face));
	}

打印结果为:

body == body1 : false body.head == body1.head : false body.head.face == body1.head.face : true

内存结构如下所示:

那么,对Body对象来说,算是这算是深拷贝吗?其实应该算是深拷贝,因为对Body对象内所引用的其他对象(目前只有Head)都进行了拷贝,也就是说两个独立的Body对象内的head引用已经指向了独立的两个Head对象。但是,这对于两个Head对象来说,他们指向了同一个Face对象,这就说明,两个Body对象还是有一定的联系,并没有完全的独立。这应该说是一种 不彻底的深拷贝

如何进行彻底的深拷贝

对于上面的例子来说,怎样才能保证两个Body对象完全独立呢?只要在拷贝Head对象的时候,也将Face对象拷贝一份就可以了。这需要让Face类也实现Cloneable接口,实现clone方法,并且在在Head对象的clone方法中,拷贝它所引用的Face对象。修改的部分代码如下:

static class Head implements Cloneable{
 public Face face;

 public Head() {}
 public Head(Face face){this.face = face;}
 @Override
 protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
 //return super.clone();
 Head newHead = (Head) super.clone();
 newHead.face = (Face) this.face.clone();
 return newHead;
 }
} 

static class Face implements Cloneable{
 @Override
 protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
 return super.clone();
 }
}

再次运行上面的示例,得到的运行结果如下:

body == body1 : false body.head == body1.head : false body.head.face == body1.head.face : false

这说名两个Body已经完全独立了,他们间接引用的face对象已经被拷贝,也就是引用了独立的Face对象。内存结构图如下:

依此类推,如果Face对象还引用了其他的对象, 比如说Mouth,如果不经过处理,Body对象拷贝之后还是会通过一级一级的引用,引用到同一个Mouth对象。同理, 如果要让Body在引用链上完全独立, 只能显式的让Mouth对象也被拷贝。

到此,可以得到如下结论:如果在拷贝一个对象时,要想让这个拷贝的对象和源对象完全彼此独立,那么在引用链上的每一级对象都要被显式的拷贝。

所以创建彻底的深拷贝 是非常麻烦 的,尤其是在引用关系非常复杂的情况下, 或者在引用链的某一级上引用了一个第三方的对象, 而这个对象没有实现clone方法, 那么在它之后的所有引用的对象都是被共享的。 举例来说,如果被Head引用的Face类是第三方库中的类,并且没有实现Cloneable接口,那么在Face之后的所有对象都会被拷贝前后的两个Body对象共同引用。假设Face对象内部组合了Mouth对象,并且Mouth对象内部组合了Tooth对象, 内存结构如下图:

写在最后

clone在平时项目的开发中可能用的不是很频繁,但是区分深拷贝和浅拷贝会让我们对java内存结构和运行方式有更深的了解。至于彻底深拷贝,几乎是不可能实现的,原因已经在上一节中进行了说明。

深拷贝和彻底深拷贝,在创建不可变对象时,可能对程序有着微妙的影响,可能会决定我们创建的不可变对象是不是真的不可变。clone的一个重要的应用也是用于不可变对象的创建。关于创建不可变对象,会在后续的文章中进行阐述。

到此这篇关于详解Java中的clone方法的文章就介绍到这了,更多相关Java中的clone方法内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们!

(0)

相关推荐

  • java 中clone()的使用方法

    java 中clone()的使用方法 前言: clone就是复制, 在Java语言中, clone方法被对象调用,所以会复制对象.所谓的复制对象,首先要分配一个和源对象同样大小的空间,在这个空间中创建一个新的对象.那么在java语言中,有: 1 使用new操作符创建一个对象 2 使用clone方法复制一个对象 那么这两种方式有什么相同和不同呢? new操作符的本意是分配内存.程序执行到new操作符时, 首先去看new操作符后面的类型,因为知道了类型,才能知道要分配多大的内存空间.分配完内存之后,

  • Java clone方法详解及简单实例

      Java clone方法详解 什么是"clone"? 在实际编程过程中,我们常常要遇到这种情况:有一个对象A,在某一时刻A中已经包含了一些有效值,此时可能 会需要一个和A完全相同新对象B,并且此后对B任何改动都不会影响到A中的值,也就是说,A与B是两个独立的对象,但B的初始值是由A对象确定的.在 Java语言中,用简单的赋值语句是不能满足这种需求的.要满足这种需求虽然有很多途径,但实现clone()方法是其中最简单,也是最高效的手段. Java的所有类都默认继承java.lang.

  • 详解java中的深拷贝和浅拷贝(clone()方法的重写、使用序列化实现真正的深拷贝)

    1.序列化实现 public class CloneUtils { @SuppressWarnings("unchecked") public static <T extends Serializable> T clone(T object){ T cloneObj = null; try { ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream obs = new Objec

  • java object 之clone方法全面解析

    1 protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException; 1.方法由native关键字修饰 java中的native关键字表示这个方法是个本地方法,[java native说明].而且native修饰的方法执行效率比非native修饰的高. 2.方法由protected修饰 一个类在覆盖clone()方法时候,需要修改成public访问修饰符,这样才能保证其他所有的类都能够访问这个类的这个方法. 3.方法抛出Clon

  • Java Clone深拷贝与浅拷贝的两种实现方法

    1.首先,你要知道怎么实现克隆:实现Cloneable接口,在bean里面重写clone()方法,权限为public. 2.其次,你要大概知道什么是地址传递,什么是值传递. 3.最后,你要知道你为什么使用这个clone方法. 先看第一条,简单的克隆代码的实现.这个也就是我们在没了解清楚这个Java的clone的时候,会出现的问题. 看完代码,我再说明这个时候的问题. 先看我要克隆的学生bean的代码: package com.lxk.model; /** * 学生类:有2个属性:1,基本属性-S

  • 浅析Java中clone()方法浅克隆与深度克隆

    现在Clone已经不是一个新鲜词语了,伴随着"多莉"的产生这个词语确实很"火"过一阵子,在Java中也有这么一个概念,它可以让我们很方便的"制造"出一个对象的副本来,下面来具体看看Java中的Clone机制是如何工作的?      1. Clone&Copy 假设现在有一个Employee对象,Employee tobby =new Employee("CMTobby",5000),通 常我们会有这样的赋值Employ

  • Java利用序列化实现对象深度clone的方法

    本文实例讲述了Java利用序列化实现对象深度clone的方法.分享给大家供大家参考.具体实现方法如下: ByteArrayOutputStream byteOut = new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(byteOut); out.writeObject(obj); ByteArrayInputStream byteIn = new ByteArrayInputStream(by

  • Java中的clone方法实例详解

    Java中对象创建 clone顾名思义就是复制, 在Java语言中, clone方法被对象调用,所以会复制对象.所谓的复制对象,首先要分配一个和源对象同样大小的空间,在这个空间中创建一个新的对象.那么在java语言中,有几种方式可以创建对象呢? 1 使用new操作符创建一个对象 2 使用clone方法复制一个对象 那么这两种方式有什么相同和不同呢? new操作符的本意是分配内存.程序执行到new操作符时, 首先去看new操作符后面的类型,因为知道了类型,才能知道要分配多大的内存空间.分配完内存之

  • Java 中This用法的实例详解

     Java 中This用法的实例详解 用类名定义一个变量的时候,定义的只是一个引用,外面可以通过这个引用来访问这个类里面的属性和方法. 那们类里面是够也应该有一个引用来访问自己的属性和方法纳? 呵呵,Java提供了一个很好的东西,就是 this 对象,它可以在类里面来引用这个类的属性和方法.先来个简单的例子: public class ThisDemo { String name="Mick"; public void print(String name){ System.out.pr

  • java 中自定义OutputFormat的实例详解

    java 中 自定义OutputFormat的实例详解 实例代码: package com.ccse.hadoop.outputformat; import java.io.IOException; import java.net.URI; import java.net.URISyntaxException; import java.util.StringTokenizer; import org.apache.hadoop.conf.Configuration; import org.apa

  • java中的interface接口实例详解

     java中的interface接口实例详解 接口:Java接口是一些方法表征的集合,但是却不会在接口里实现具体的方法. java接口的特点如下: 1.java接口不能被实例化 2.java接口中声明的成员自动被设置为public,所以不存在private成员 3.java接口中不能出现方法的具体实现. 4.实现某个接口就必须要实现里面定义的所有方法. 接下来看一个实现接口的案例: package hello;   interface competer{ //定义接口 void set_comp

  • java中Spring Security的实例详解

    java中Spring Security的实例详解 spring security是一个多方面的安全认证框架,提供了基于JavaEE规范的完整的安全认证解决方案.并且可以很好与目前主流的认证框架(如CAS,中央授权系统)集成.使用spring security的初衷是解决不同用户登录不同应用程序的权限问题,说到权限包括两部分:认证和授权.认证是告诉系统你是谁,授权是指知道你是谁后是否有权限访问系统(授权后一般会在服务端创建一个token,之后用这个token进行后续行为的交互). spring

  • Java中的动态和静态编译实例详解

    Java中的动态和静态编译实例详解 首先,我们来说说动态和静态编译的问题. Q: java和javascript有什么区别?    总结了一下:有以下几点吧: 1.首先从运行环境来说java代码是在JVM上编译成class文件,而javascript则直接在浏览器上加载运行. 2.由第一点可看出,java代码需要编译,而javascript不需要编译. 3.从语言性质来说,java是一种高级编程语言,对变量检查要求严格,javascript只是一个简单的解释性的脚本语言,对变量检查及要求很弱.

  • Kotlin 语言中调用 JavaScript 方法实例详解

    Kotlin 语言中调用 JavaScript 方法实例详解 Kotlin 已被设计为能够与 Java 平台轻松互操作.它将 Java 类视为 Kotlin 类,并且 Java 也将 Kotlin 类视为 Java 类.但是,JavaScript 是一种动态类型语言,这意味着它不会在编译期检查类型.你可以通过动态类型在 Kotlin 中自由地与 JavaScript 交流,但是如果你想要 Kotlin 类型系统的全部威力 ,你可以为 JavaScript 库创建 Kotlin 头文件. 内联 J

  • Java中IO流 字节流实例详解

    Java中IO流 字节流实例详解 IO流(输入流.输出流),又分为字节流.字符流. 流是磁盘或其它外围设备中存储的数据的源点或终点. 输入流:程序从输入流读取数据源.数据源包括外界(键盘.文件.网络-),即是将数据源读入到程序的通信通道. 输出流:程序向输出流写入数据.将程序中的数据输出到外界(显示器.打印机.文件.网络-)的通信通道. 字节流 1.InputStream.OutputStream InputStream抽象了应用程序读取数据的方式 OutputStream抽象了应用程序写出数据

  • Java 中synchronize函数的实例详解

    Java 中synchronize函数的实例详解 java中的一个类的成员函数若用synchronized来修饰,则对应同一个对象,多个线程像调用这个对象的这个同步函数时必须等到上一个线程调用完才能由下一个线程调用. 那么如果一个类同时有两个成员函数是由synchronized修饰如代码所示,对与同一个对象,是否可以在两个线程运行时,一个调用funcA,同时另一个调用funcB? Mysyn是这样一个类,如果我有两个线程,一个在run方法中先运行funcA再运行funcB,另一个线程在run方法

  • java 中@Deprecated 注解的实例详解

    java 中@Deprecated 注解的实例详解 1 简介 Deprecated 同 SuppressWarnings 一样,都是 J2SE 5.0 中定义在Java.lang包中的标准 Annotation 之一,其可以标注在类.字段和方法上,其作用为:不鼓励程序员使用被 @Deprecated 注释的程序元素,因为被 @Deprecated 注释的元素很危险(例如,现阶段 JDK 提供的带有 @Deprecated 注释的元素在以后的 JDK 版本中可能被删除)或存在更好的选择.在使用不被

随机推荐