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Java中的深拷贝和浅拷贝

9 人参与  2023年04月05日 14:45  分类 : 《随便一记》  评论

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?引出拷贝

?浅拷贝

?深拷贝

?总结


引出拷贝

现在有一个学生类和书包类,在学生类中有引用类型的书包变量:

class SchoolBag {    private String brand;   //书包的品牌    private int size;   //书包的尺寸    //getter、setter略    public SchoolBag(String brand, int size) {        this.brand = brand;        this.size = size;    }    @Override    public String toString() {        return "SchoolBag{" +                "brand='" + brand + '\'' +                ", size=" + size +                '}';    }}class Student {    private String name;    private int age;    private SchoolBag schoolBag;    public Student(String name, int age, SchoolBag schoolBag) {        this.name = name;        this.age = age;        this.schoolBag = schoolBag;    }    //getter、setter略    @Override    public String toString() {        return "Student{" +                "name='" + name + '\'' +                ", age=" + age +                ", schoolBag=" + schoolBag +                '}';    }}

创建一个学生对象,现在想在内存中拷贝一份和这个学生对象指向的对象相同的对象,那么应该怎么去做呢?

可能我们会像下边这样写:

...Student stu1 = new Student("张华",18,new SchoolBag("小米",4));//直接创建一个新的引用指向这个stu1指向的对象Student stu2 = stu1;

这显然是错误的,这从内存的分布上就可以知道,stu1与stu2虽然是两个不同的引用变量,但是指向的是堆内存中的同一块空间或者说指向的是同一个对象,并没有真正实现克隆的效果。它们两个引用和引用对象在内存中的关系如图:

那么要怎么实现对象内存的拷贝呢?


浅拷贝

 我们可以通过使用Java中的clone方法,该clone方法是Object类中定义的,因此我们只需要在自己的类中重写这个方法,就可以实现对象的拷贝。但是clone方法的使用,并不只是单纯的重写就可以实现效果的,下面我们依次来看:

1.待克隆对象所在类重写clone方法

class Student {    private String name;    private int age;    private SchoolBag schoolBag;    public Student(String name, int age, SchoolBag schoolBag) {        this.name = name;        this.age = age;        this.schoolBag = schoolBag;    }    //getter、setter略    @Override    public String toString() {        return "Student{" +                "name='" + name + '\'' +                ", age=" + age +                ", schoolBag=" + schoolBag +                '}';    }    @Override    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {        return super.clone();    }}

调用重写的clone方法,克隆对象,会发现,报错了:

哦?,原来还得让待克隆对象所在类实现Cloneable接口,但是当我们查看这个接口的内容时,却发现这是一个空接口:

为什么是一个空接口呢?

这里可以记作它是一个标记接口,实现Cloneable接口的类被标记为可以被clone的类。

现在我们让Student类实现Cloneable接口再试试看能不能克隆成功。

2.实现Cloneable接口

class Student implements Cloneable{    private String name;    private int age;    private SchoolBag schoolBag;    public Student(String name, int age, SchoolBag schoolBag) {        this.name = name;        this.age = age;        this.schoolBag = schoolBag;    }    //getter、setter略    @Override    public String toString() {        return "Student{" +                "name='" + name + '\'' +                ", age=" + age +                ", schoolBag=" + schoolBag +                '}';    }    @Override    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {        return super.clone();    }}

现在再次尝试clone,嗯...又报错了......

原来时异常,我们把异常抛给JVM一下:

 啊,还报错...

原来是clone方法的返回类型时Object:

 我们进行向下转型,然后进行克隆输出会发现克隆成功了:

 现在克隆出来的对象以及原型在内存中因该是这样分布的:

当我们修改stu1对象中的schoolbag成员变量后再进行对象的输出,会发现stuClone对象的schoolbag中的值也发生了变化,这是为什么?????

 这是因为clone出来的stuClone对象和stu1对象的引用成员变量schoolbag指向的还是同一片内存空间,二者还是共享这一片内存空间。
 

因此我们可以得到何为浅拷贝?

当引用变量指向的对象中还包含引用变量时,如果只对当前的外部的引用变量进行clone,克隆出来对象的基本数据类型都会被正常拷贝;而内部的引用变量只是将引用的值clone给了另一个clone对象的引用,因此无法在真正意义上实现对象的拷贝,下面我们来解决这种clone后仍存在成员变量有内存共享的问题。


深拷贝

既然clone方法能够实现对对象的拷贝,那么我们在引用变量内部的引用变量身上再使用一次clone方法不就可以解决这种浅拷贝问题了吗?

现在我们进行上述操作,让SchoolBag类重写clone方法并且实现标记接口Cloneable:

class SchoolBag implements Cloneable{    private String brand;   //书包的品牌    private int size;   //书包的尺寸    //getter、setter略    public SchoolBag(String brand, int size) {        this.brand = brand;        this.size = size;    }    @Override    public String toString() {        return "SchoolBag{" +                "brand='" + brand + '\'' +                ", size=" + size +                '}';    }    @Override    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {        return super.clone();    }}

在对Student对象进行克隆是也对其中的引用成员变量进行克隆,我们只需要在Student类的clone方法中这样写就可以了:

class Student {    ...    @Override    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {        Student stuClone = (Student)super.clone();        SchoolBag schoolbagClone = (SchoolBag) this.schoolBag.clone();        stuClone.setSchoolBag(schoolbagClone);        return stuClone;    }    ...}

现在我们在进行stu对象的schoolbag修改后的输出,会发现stu1对象的修改已经不会影响stuClone对象了,二者之间已经没有共享的存储空间了:

 此时这两个对象的内存布局图如下:

 因此我们可以得到何为深拷贝?

深拷贝进行后,进行拷贝的对象与拷贝出来的对象之间没有共享的一片存储空间,二者独立存在,对其中任何一方的修改都不会影响另外一方。


总结

拷贝实现方法clone的使用步骤以及注意事项:

实现Cloneable标记接口,重写Object类中的clone方法捕获处理或抛出使用clone方法带来的异常将克隆猴返回的Object类型的对象向下转型为克隆类型如果克隆对象的内部还有引用类型,则需要对内部的引用类型也按照上述1,2,3步骤在自己的clone方法中进行克隆返回。

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