關於Cloneable接口和clone方法

1、使用

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創建對象有兩種方式: new 和 clone

當一個對象創建過程復雜，我們是否可以根據已有的對象直接來克隆一份，而不必關系創建的細節呢（原型模式）。

1.1 Java Object根類默認提供了clone方法:

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

一個本地方法，protected權限： 這樣做是為避免我們創建每一個類都默認具有克隆能力　　

 

1.2 實現Cloneable接口

我們要使用一個對象的clone方法，必須Cloneable接口，這個接口沒有任何實現，跟 Serializable一樣是一種標志性接口

如果不實現Cloneable接口，會拋出CloneNotSupportedException異常

重寫clone方法，使用public修飾（否則外部調用不到），調用父類的clone方法

如下：

public class CloneModel implements  Cloneable{
    private String name;

    private int age;

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

    @Override
    public String toString() {
        return "CloneModel{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

 

1.3、Object.clone() 與 構造方法

我們看一個例子：

CloneModel類：

public class CloneModel implements  Cloneable{
    private String name;

    private int age;

    public CloneModel(){
        System.out.println("will new a instance");
    }

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

    @Override
    public String toString() {
        return "CloneModel{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

當我們調用此對象的clone方法時，構造方法並沒有被調用，所以我說創建一個對象new和clone是兩條路

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        CloneModel cloneModel = new CloneModel();
        System.out.println(cloneModel.clone());
    }

打印:

CloneModel{name='null', age=0}

 

2、重寫clone方法原則

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x.clone != x將會是true；

x.clone().getClass()==x.getClass()將會是true（不是絕對的，但建議這么做）

x.clone().equals(x)將會是true（不是絕對的，但建議這么做）

 

3、淺克隆和深克隆

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3.1 默認clone方法時淺克隆

Object默認的clone方法實際是對域的簡單拷貝，對於簡單數據類型，是值的拷貝；

對於復雜類型的字段，則是指針地址的拷貝，clone后的對象和原對象指向的還是一個地址空間

所以說默認的clone方法時淺克隆。

例子：

class Model2{
    int height;
}

public class CloneModel implements  Cloneable{
    private String name;

    private int age;

    private Model2 model2;

    public CloneModel() {
        this.model2 = new Model2();
    }

    public Model2 getModel2() {
        return model2;
    }

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

    @Override
    public String toString() {
        return "CloneModel{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

clone之后比較復雜對象是否相等

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        CloneModel cloneModel1 = new CloneModel();
        CloneModel cloneModel2 = (CloneModel)cloneModel1.clone();
        System.out.println(cloneModel1.getModel2()==cloneModel2.getModel2());
    }

 

執行返回：true

 

3.2 如何實現深克隆

還是上面的例子，我們改下代碼

class Model2 implements Cloneable{
    int height;

    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        System.out.println("clone Model2");
        return super.clone();
    }
}

public class CloneModel implements  Cloneable{
    private String name;

    private int age;

    private Model2 model2;

    public CloneModel() {
        this.model2 = new Model2();
    }

    public Model2 getModel2() {
        return model2;
    }

    public void setModel2(Model2 model2) {
        this.model2 = model2;
    }

    @Override
    public CloneModel clone() throws CloneNotSupportedException {
        CloneModel cloneModelTemp = (CloneModel)super.clone();
        cloneModelTemp.setModel2((Model2)cloneModelTemp.getModel2().clone());
        return cloneModelTemp;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "CloneModel{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

再次測試下:

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        CloneModel cloneModel1 = new CloneModel();
        CloneModel cloneModel2 = cloneModel1.clone();
        System.out.println(cloneModel1.getModel2()==cloneModel2.getModel2());
    }

執行返回:false

這么做就要在super.clone的基礎上 繼續對非基本類型的對象遞歸的再次clone.

顯然這么方式是繁瑣的且不可靠的。

有沒有其他的方式呢？有 序列化

 

3.3 序列化實現深度克隆

(1) 使用java自身的序列化轉為二進制數 ，再反序列化為對象

上面的例子改造下

import java.io.Serializable;

class Model2 implements Serializable {
    int height;
}

public class CloneModel implements Serializable {
    private String name;

    private int age;

    private Model2 model2;

    public CloneModel() {
        this.model2 = new Model2();
    }

    public Model2 getModel2() {
        return model2;
    }

}

 

測試代碼：

import com.yangfei.test.CloneModel;

import java.io.*;

public class YfTest {
    public static <T extends Serializable> T deepCloneObject(T object) throws IOException {
        T deepClone = null;
        ObjectInputStream ois = null;
        try(ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baos);
        )
        {
            oos.writeObject(object);
            ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(baos
                    .toByteArray());
            ois = new ObjectInputStream(bais);
            deepClone = (T)ois.readObject();
        } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(ois != null){
                ois.close();
            }
        }
        return deepClone;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        CloneModel cloneModel1 = new CloneModel();
        CloneModel cloneModel2 = deepCloneObject(cloneModel1);
        System.out.println(cloneModel1.getModel2()==cloneModel2.getModel2());
    }
}

測試輸出：false

 

（2）其他序列化方式，如對象序列化json字符串再反序列化為對象

 我們使用google的gson來進行序列化，上代碼

import com.google.gson.Gson;

import java.io.Serializable;

class Model2 implements Serializable {
    int height;
}

public class CloneModel implements Serializable {
    private String name;

    private int age;

    private Model2 model2;

    public CloneModel() {
        this.model2 = new Model2();
    }

    public Model2 getModel2() {
        return model2;
    }

    public CloneModel deepClone() {
        Gson gson = new Gson();
        return gson.fromJson(gson.toJson(this), CloneModel.class);
    }

}

測試代碼：

public static void main(String[] args) throws IOException {
        CloneModel cloneModel1 = new CloneModel();
        CloneModel cloneModel2 = cloneModel1.deepClone();
        System.out.println(cloneModel1.getModel2()==cloneModel2.getModel2());
    }

執行返回:false

 

性能對比測試：

上代碼：

public static void main(String[] args) throws IOException {
        CloneModel cloneModel1 = new CloneModel();
        long time1 = System.currentTimeMillis();
        for(int i=0;i<1000;i++){
//            CloneModel cloneModel2 = cloneModel1.deepClone();
            CloneModel cloneModel2 = deepCloneObject(cloneModel1);
        }
        long time2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println((time2-time1)+"ms");
    }

　　

循環1000次

Serializable耗時：118ms

json耗時：167ms

對比	Serializable	gson
易用性	對象要實現Serializable，依賴的子元素依然要實現此接口，不易擴展	無要求，額外的工具控制，易用使用
性能對比	1000次clone耗時118ms,稍好	1000次clone耗時167ms