Java的clone()：深復制與淺復制

本文轉載自查看原文 2017-01-19 15:40 63878 Java/ clone/ 淺復制/ 深復制

Java中要想自定義類的對象可以被復制，自定義類就必須實現Cloneable中的clone()方法，如下：

 1 public class Student implements Cloneable {
 2     
 3     private String name;
 4     
 5     private int age;
 6     
 7     private Professor professor;
 8 
 9     public String getName() {
10         return name;
11     }
12 
13     public void setName(String name) {
14         this.name = name;
15     }
16 
17     public int getAge() {
18         return age;
19     }
20 
21     public void setAge(int age) {
22         this.age = age;
23     }
24 
25     public Professor getProfessor() {
26         return professor;
27     }
28 
29     public void setProfessor(Professor professor) {
30         this.professor = professor;
31     }
32 
33     @Override
34     public String toString() {
35         return "Student [name=" + name + ", age=" + age + ", professor="
36                 + professor + "]";
37     }
38     
39     public Object clone() throws CloneNotSupportedException{
40         return super.clone();
41     }
42 
43 }

其中，Professor類同樣為自定義類：

public class Professor {

    private String name;

    private int age;

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Professor [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }

}

然而，當自定義類的字段的類型不是基本數據類型時，上面實現了clone()方法會導致問題，不信看下面的代碼：

【程序實例1】

 1 public class ShadowCopy {
 2 
 3     public static void main(String[] args) {
 4         Professor p1 = new Professor();
 5         p1.setName("Professor Zhang");
 6         p1.setAge(30);
 7 
 8         Student s1 = new Student();
 9         s1.setName("xiao ming");
10         s1.setAge(18);
11         s1.setProfessor(p1);
12 
13         System.out.println(s1);
14 
15         try {
16             Student s2 = (Student) s1.clone();
17             Professor p2 = s2.getProfessor();
18             p2.setName("Professor Li");
19             p2.setAge(45);
20             s2.setProfessor(p2);
21             System.out.println("復制后的：s1 = " + s1);
22             System.out.println("復制后的：s2 = " + s2);
23         } catch (CloneNotSupportedException e) {
24             e.printStackTrace();
25         }
26 
27     }
28 
29 }

【運行結果1】

1 Student [name=xiao ming, age=18, professor=Professor [name=Professor Zhang, age=30]]
2 復制后的：s1 = Student [name=xiao ming, age=18, professor=Professor [name=Professor Li, age=45]]
3 復制后的：s2 = Student [name=xiao ming, age=18, professor=Professor [name=Professor Li, age=45]]

【結果分析】

學生s1的導師為30歲的Professor Zhang，恰好學生s2與學生s1同名同歲，但是s2的導師為45歲的Professor Li，於是我們順理成章地復制復制s1並復制給s2，再修改下s2的導師的信息。可是，問題出現了，當我們修改了s2的導師后，s2的信息是對了，但是s1的導師信息也跟着修改了，這可不是我們期望的。

【問題分析】

程序實例1中的問題出在哪兒呢？我們已經對Student類實現了clone()方法，怎么還是出問題了呢？我們在看下面的代碼：

【程序實例2】

 1 public class ShadowCopy {
 2 
 3     public static void main(String[] args) {
 4         Professor p1 = new Professor();
 5         p1.setName("Professor Zhang");
 6         p1.setAge(30);
 7 
 8         Student s1 = new Student();
 9         s1.setName("xiao ming");
10         s1.setAge(18);
11         s1.setProfessor(p1);
12 
13         System.out.println(s1);
14 
15         try {
16             Student s2 = (Student) s1.clone();
17             s2.setName("xiao hong");
18             s2.setAge(17);
19             Professor p2 = s2.getProfessor();
20             p2.setName("Professor Li");
21             p2.setAge(45);
22             s2.setProfessor(p2);
23             System.out.println("復制后的：s1 = " + s1);
24             System.out.println("復制后的：s2 = " + s2);
25         } catch (CloneNotSupportedException e) {
26             e.printStackTrace();
27         }
28 
29     }
30 
31 }

【運行結果】

1 Student [name=xiao ming, age=18, professor=Professor [name=Professor Zhang, age=30]]
2 復制后的：s1 = Student [name=xiao ming, age=18, professor=Professor [name=Professor Li, age=45]]
3 復制后的：s2 = Student [name=xiao hong, age=17, professor=Professor [name=Professor Li, age=45]]

【結果分析】

這次，我們在clone后，又修改了s2的name和age，從結果可以看出，s1的name和age並沒有因為s2的修改而改變。

結合程序實例1和程序實例2，我們發現Student的字段如果不是一個引用時，修改clone()得到對象的該字段(name, age)時並不會影響原來的對象，但是當字段為一個引用時，修改clone()得到對象的該字段(professor)時並會影響原來的對象。上面實現的clone()方法為淺復制（shadow copy）。

如果想要clone()得到的新對象的修改不會影響被復制的對象的字段時，我們就需要實現深復制（deep copy），代碼修改如下：

 1 public class Professor implements Cloneable {
 2 
 3     private String name;
 4 
 5     private int age;
 6 
 7     public String getName() {
 8         return name;
 9     }
10 
11     public void setName(String name) {
12         this.name = name;
13     }
14 
15     public int getAge() {
16         return age;
17     }
18 
19     public void setAge(int age) {
20         this.age = age;
21     }
22     
23     @Override
24     public String toString() {
25         return "Professor [name=" + name + ", age=" + age + "]";
26     }
27 
28     public Object clone() throws CloneNotSupportedException{
29         return super.clone();
30     }
31 
32 }

public class Student implements Cloneable {
    
    private String name;
    
    private int age;
    
    private Professor professor;

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public Professor getProfessor() {
        return professor;
    }

    public void setProfessor(Professor professor) {
        this.professor = professor;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student [name=" + name + ", age=" + age + ", professor="
                + professor + "]";
    }
    
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException{
        Student newStudent = (Student) super.clone();
        newStudent.professor = (Professor) professor.clone();
        return newStudent;
    }

}

再次運行【程序實例2】得到的結果為：

1 Student [name=xiao ming, age=18, professor=Professor [name=Professor Zhang, age=30]]
2 復制后的：s1 = Student [name=xiao ming, age=18, professor=Professor [name=Professor Zhang, age=30]]
3 復制后的：s2 = Student [name=xiao hong, age=17, professor=Professor [name=Professor Li, age=45]]

可以看到：修改clone()得到的s2的任何字段都不會影響s1的字段，這也就是深復制的作用。

參考資料：

1、http://pengcqu.iteye.com/blog/493120

2、http://www.cnblogs.com/shuaiwhu/archive/2010/12/14/2065088.html

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