java提高篇(六)-----使用序列化實現對象的拷貝

      我們知道在Java中存在這個接口Cloneable，實現該接口的類都會具備被拷貝的能力，同時拷貝是在內存中進行，在性能方面比我們直接通過new生成對象來的快，特別是在大對象的生成上，使得性能的提升非常明顯。然而我們知道拷貝分為深拷貝和淺拷貝之分，但是淺拷貝存在對象屬性拷貝不徹底問題。關於深拷貝、淺拷貝的請參考這里：漸析java的淺拷貝和深拷貝

一、淺拷貝問題

我們先看如下代碼：

public class Person implements Cloneable{
    /** 姓名 **/
    private String name;
    
    /** 電子郵件 **/
    private Email email;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Email getEmail() {
        return email;
    }

    public void setEmail(Email email) {
        this.email = email;
    }
    
    public Person(String name,Email email){
        this.name  = name;
        this.email = email;
    }
    
    public Person(String name){
        this.name = name;
    }

    protected Person clone() {
        Person person = null;
        try {
            person = (Person) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        return person;
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //寫封郵件
        Email email = new Email("請參加會議","請與今天12:30到二會議室參加會議...");
        
        Person person1 =  new Person("張三",email);
        
        Person person2 =  person1.clone();
        person2.setName("李四");
        Person person3 =  person1.clone();
        person3.setName("王五");
        
        System.out.println(person1.getName() + "的郵件內容是：" + person1.getEmail().getContent());
        System.out.println(person2.getName() + "的郵件內容是：" + person2.getEmail().getContent());
        System.out.println(person3.getName() + "的郵件內容是：" + person3.getEmail().getContent());
    }
}
--------------------
Output:
張三的郵件內容是：請與今天12:30到二會議室參加會議...
李四的郵件內容是：請與今天12:30到二會議室參加會議...
王五的郵件內容是：請與今天12:30到二會議室參加會議...

      在該應用程序中，首先定義一封郵件，然后將該郵件發給張三、李四、王五三個人，由於他們是使用相同的郵件，並且僅有名字不同，所以使用張三該對象類拷貝李四、王五對象然后更改下名字即可。程序一直到這里都沒有錯，但是如果我們需要張三提前30分鍾到，即把郵件的內容修改下：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //寫封郵件
        Email email = new Email("請參加會議","請與今天12:30到二會議室參加會議...");
        
        Person person1 =  new Person("張三",email);
        
        Person person2 =  person1.clone();
        person2.setName("李四");
        Person person3 =  person1.clone();
        person3.setName("王五");
        
        person1.getEmail().setContent("請與今天12:00到二會議室參加會議...");
        
        System.out.println(person1.getName() + "的郵件內容是：" + person1.getEmail().getContent());
        System.out.println(person2.getName() + "的郵件內容是：" + person2.getEmail().getContent());
        System.out.println(person3.getName() + "的郵件內容是：" + person3.getEmail().getContent());
    }
}

      在這里同樣是使用張三該對象實現對李四、王五拷貝，最后將張三的郵件內容改變為：請與今天12:00到二會議室參加會議...。但是結果是：

張三的郵件內容是：請與今天12:00到二會議室參加會議...
李四的郵件內容是：請與今天12:00到二會議室參加會議...
王五的郵件內容是：請與今天12:00到二會議室參加會議...

      這里我們就疑惑了為什么李四和王五的郵件內容也發送了改變呢？讓他們提前30分鍾到人家會有意見的！

      其實出現問題的關鍵就在於clone()方法上，我們知道該clone()方法是使用Object類的clone()方法，但是該方法存在一個缺陷，它並不會將對象的所有屬性全部拷貝過來，而是有選擇性的拷貝，基本規則如下：

      1、 基本類型

         如果變量是基本很類型，則拷貝其值，比如int、float等。

      2、 對象

         如果變量是一個實例對象，則拷貝其地址引用，也就是說此時新對象與原來對象是公用該實例變量。

      3、 String字符串

         若變量為String字符串，則拷貝其地址引用。但是在修改時，它會從字符串池中重新生成一個新的字符串，原有紫都城對象保持不變。

      基於上面上面的規則，我們很容易發現問題的所在，他們三者公用一個對象，張三修改了該郵件內容，則李四和王五也會修改，所以才會出現上面的情況。對於這種情況我們還是可以解決的，只需要在clone()方法里面新建一個對象，然后張三引用該對象即可：

protected Person clone() {
        Person person = null;
        try {
            person = (Person) super.clone();
            person.setEmail(new Email(person.getEmail().getObject(),person.getEmail().getContent()));
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        return person;
    }

      所以：淺拷貝只是Java提供的一種簡單的拷貝機制，不便於直接使用。

      對於上面的解決方案還是存在一個問題，若我們系統中存在大量的對象是通過拷貝生成的，如果我們每一個類都寫一個clone()方法，並將還需要進行深拷貝，新建大量的對象，這個工程是非常大的，這里我們可以利用序列化來實現對象的拷貝。

二、利用序列化實現對象的拷貝

      如何利用序列化來完成對象的拷貝呢？在內存中通過字節流的拷貝是比較容易實現的。把母對象寫入到一個字節流中，再從字節流中將其讀出來，這樣就可以創建一個新的對象了，並且該新對象與母對象之間並不存在引用共享的問題，真正實現對象的深拷貝。

public class CloneUtils {
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <T extends Serializable> T clone(T obj){
        T cloneObj = null;
        try {
            //寫入字節流
            ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream obs = new ObjectOutputStream(out);
            obs.writeObject(obj);
            obs.close();
            
            //分配內存，寫入原始對象，生成新對象
            ByteArrayInputStream ios = new ByteArrayInputStream(out.toByteArray());
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(ios);
            //返回生成的新對象
            cloneObj = (T) ois.readObject();
            ois.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return cloneObj;
    }
}

      使用該工具類的對象必須要實現Serializable接口，否則是沒有辦法實現克隆的。

public class Person implements Serializable{
    private static final long serialVersionUID = 2631590509760908280L;

    ..................
    //去除clone()方法

}

public class Email implements Serializable{
    private static final long serialVersionUID = 1267293988171991494L;
    
    ....................
}

      所以使用該工具類的對象只要實現Serializable接口就可實現對象的克隆，無須繼承Cloneable接口實現clone()方法。

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //寫封郵件
        Email email = new Email("請參加會議","請與今天12:30到二會議室參加會議...");
        
        Person person1 =  new Person("張三",email);
        
        Person person2 =  CloneUtils.clone(person1);
        person2.setName("李四");
        Person person3 =  CloneUtils.clone(person1);
        person3.setName("王五");
        person1.getEmail().setContent("請與今天12:00到二會議室參加會議...");
        
        System.out.println(person1.getName() + "的郵件內容是：" + person1.getEmail().getContent());
        System.out.println(person2.getName() + "的郵件內容是：" + person2.getEmail().getContent());
        System.out.println(person3.getName() + "的郵件內容是：" + person3.getEmail().getContent());
    }
}
-------------------
Output:
張三的郵件內容是：請與今天12:00到二會議室參加會議...
李四的郵件內容是：請與今天12:30到二會議室參加會議...
王五的郵件內容是：請與今天12:30到二會議室參加會議...

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參考文獻《編寫高質量代碼 改善Java程序的151個建議》----秦小波