java clone原理_详解Java中的clone方法 -- 原型模式
Java中對象的創建
clone顧名思義就是復制， 在Java語言中， clone方法被對象調用，所以會復制對象。所謂的復制對象，首先要分配一個和源對象同樣大小的空間，在這個空間中創建一個新的對象。那么在java語言中，有幾種方式可以創建對象呢？
1 使用new操作符創建一個對象
2 使用clone方法復制一個對象
那么這兩種方式有什么相同和不同呢？
new操作符的本意是分配內存。程序執行到new操作符時，
首先去看new操作符后面的類型，因為知道了類型，才能知道要分配多大的內存空間。分配完內存之后，再調用構造函數，填充對象的各個域，這一步叫做對象的
初始化，構造方法返回后，一個對象創建完畢，可以把他的引用(地址)發布到外部，在外部就可以使用這個引用操縱這個對象。而clone在第一步是和new
相似的，
都是分配內存，調用clone方法時，分配的內存和源對象(即調用clone方法的對象)相同，然后再使用原對象中對應的各個域，填充新對象的域，
填充完成之后，clone方法返回，一個新的相同的對象被創建，同樣可以把這個新對象的引用發布到外部。
復制對象 or 復制引用
在Java中，以下類似的代碼非常常見：
Person?p?=?new?Person(23,?"zhang");
Person?p1?=?p;
System.out.println(p);
System.out.println(p1);
當Person p1 = p;執行之后， 是創建了一個新的對象嗎？ 首先看打印結果：
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，那么肯定是同一個對象。p和p1只是引用而已，他們都指向了一個相同的對象Person(23, "zhang") 。 可以把這種現象叫做引用的復制。 (關于引用和對象的區分，可以參考我之前的文章Java中的String為什么是不可變的？
-- String源碼分析?， 其中有一節講到了引用和對象的區分)。上面代碼執行完成之后， 內存中的情景如下圖所示：
而下面的代碼是真真正正的克隆了一個對象。
Person?p?=?new?Person(23,?"zhang");
Person?p1?=?(Person)?p.clone();
System.out.println(p);
System.out.println(p1);
從打印結果可以看出，兩個對象的地址是不同的，也就是說創建了新的對象， 而不是把原對象的地址賦給了一個新的引用變量：
com.pansoft.zhangjg.testclone.Person@2f9ee1ac
com.pansoft.zhangjg.testclone.Person@67f1fba0
以上代碼執行完成后， 內存中的情景如下圖所示：
深拷貝 or 淺拷貝
上面的示例代碼中，Person中有兩個成員變量，分別是name和age， name是String類型， age是int類型。代碼非常簡單，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是基本數據類型，
那么對它的拷貝沒有什么疑議，直接將一個4字節的整數值拷貝過來就行。但是name是String類型的， 它只是一個引用，
指向一個真正的String對象，那么對它的拷貝有兩種方式： 直接將源對象中的name的引用值拷貝給新對象的name字段，
或者是根據原Person對象中的name指向的字符串對象創建一個新的相同的字符串對象，將這個新字符串對象的引用賦給新拷貝的Person對象的
name字段。這兩種拷貝方式分別叫做淺拷貝和深拷貝。深拷貝和淺拷貝的原理如下圖所示：
下面通過代碼進行驗證。如果兩個Person對象的name的地址值相同，
說明兩個對象的name都指向同一個String對象， 也就是淺拷貝， 而如果兩個對象的name的地址值不同，
那么就說明指向不同的String對象， 也就是在拷貝Person對象的時候， 同時拷貝了name引用的String對象，
也就是深拷貝。驗證代碼如下：
Person?p?=?new?Person(23,?"zhang");
Person?p1?=?(Person)?p.clone();
String?result?=?p.getName()?==?p1.getName()
??"clone是淺拷貝的"?:?"clone是深拷貝的";
System.out.println(result);
打印結果為：
clone是淺拷貝的
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));
}
在以上代碼中， 有兩個主要的類， 分別為Body和Face， 在Body類中， 組合了一個Face對象。當對Body對象進行clone時， 它組合的Face對象只進行淺拷貝。打印結果可以驗證該結論：
body == body1 : false
body.head == body1.head : true
如果要使Body對象在clone時進行深拷貝， 那么就要在Body的clone方法中，將源對象引用的Head對象也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));
}
打印結果為：
body == body1 : false
body.head == body1.head : false
由此可見， body和body1內的head引用指向了不同的Head對象， 也就是說在clone Body對象的同時， 也拷貝了它所引用的Head對象， 進行了深拷貝。
真的是深拷貝嗎
由上一節的內容可以得出如下結論：
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));
}
打印結果為：
body == body1 : false
body.head == body1.head : false
body.head.face == body1.head.face : true
內存結構圖如下圖所示：
那么，對Body對象來說，算是這算是深拷貝嗎？其實應該算是深拷貝，因為對
Body對象內所引用的其他對象(目前只有Head)都進行了拷貝，也就是說兩個獨立的Body對象內的head引用已經指向了獨立的兩個Head對象。
但是，這對于兩個Head對象來說，他們指向了同一個Face對象，這就說明，兩個Body對象還是有一定的聯系，并沒有完全的獨立。這應該說是一種不徹底的深拷貝。
如何進行徹底的深拷貝
對于上面的例子來說，怎樣才能保證兩個Body對象完全獨立呢？只要在拷貝
Head對象的時候，也將Face對象拷貝一份就可以了。這需要讓Face類也實現Cloneable接口，實現clone方法，并且在在Head對象的
clone方法中，拷貝它所引用的Face對象。修改的部分代碼如下：
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();
}
}
再次運行上面的示例，得到的運行結果如下：
body == body1 : false
body.head == body1.head : false
body.head.face == body1.head.face : false
這說名兩個Body已經完全獨立了，他們間接引用的face對象已經被拷貝，也就是引用了獨立的Face對象。內存結構圖如下：
依此類推，如果Face對象還引用了其他的對象， 比如說Mouth，如果不經過處理，Body對象拷貝之后還是會通過一級一級的引用，引用到同一個Mouth對象。同理， 如果要讓Body在引用鏈上完全獨立， 只能顯式的讓Mouth對象也被拷貝。
到此，可以得到如下結論：如果在拷貝一個對象時，要想讓這個拷貝的對象和源對象完全彼此獨立，那么在引用鏈上的每一級對象都要被顯式的拷貝。所以創
建徹底的深拷貝是非常麻煩的，尤其是在引用關系非常復雜的情況下， 或者在引用鏈的某一級上引用了一個第三方的對象，
而這個對象沒有實現clone方法， 那么在它之后的所有引用的對象都是被共享的。
舉例來說，如果被Head引用的Face類是第三方庫中的類，并且沒有實現Cloneable接口，那么在Face之后的所有對象都會被拷貝前后的兩個
Body對象共同引用。假設Face對象內部組合了Mouth對象，并且Mouth對象內部組合了Tooth對象，
內存結構如下圖：
寫在最后
clone在平時項目的開發中可能用的不是很頻繁，但是區分深拷貝和淺拷貝會讓我
們對java內存結構和運行方式有更深的了解。至于徹底深拷貝，幾乎是不可能實現的，原因已經在上一節中進行了說明。深拷貝和徹底深拷貝，在創建不可變對
象時，可能對程序有著微妙的影響，可能會決定我們創建的不可變對象是不是真的不可變。clone的一個重要的應用也是用于不可變對象的創建。關于創建不可
變對象，我會在后續的文章中進行闡述，敬請期待。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的java clone原理_详解Java中的clone方法 -- 原型模式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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