Java如何對一個對象進行深拷貝?


在Java語言里,當我們需要拷貝一個對象時,有兩種類型的拷貝:淺拷貝與深拷貝。淺拷貝只是拷貝了源對象的地址,所以源對象的值發生變化時,拷貝對象的值也會發生變化。而深拷貝則是拷貝了源對象的所有值,所以即使源對象的值發生變化時,拷貝對象的值也不會改變。如下圖描述:

 

 

了解了淺拷貝和深拷貝的區別之后,本篇博客將教大家幾種深拷貝的方法。

 

拷貝對象

首先,我們定義一下需要拷貝的簡單對象。

/**
 * 用戶
 */
public class User {

    private String name;
    private Address address;

    // constructors, getters and setters

}

/**
 * 地址
 */
public class Address {

    private String city;
    private String country;

    // constructors, getters and setters

}

  

如上述代碼,我們定義了一個User用戶類,包含name姓名,和address地址,其中address並不是字符串,而是另一個Address類,包含country國家和city城市。構造方法和成員變量的get()、set()方法此處我們省略不寫。接下來我們將詳細描述如何深拷貝User對象。

 

方法一 構造函數

我們可以通過在調用構造函數進行深拷貝,形參如果是基本類型和字符串則直接賦值,如果是對象則重新new一個。

測試用例

@Test
public void constructorCopy() {

    Address address = new Address("杭州", "中國");
    User user = new User("大山", address);

    // 調用構造函數時進行深拷貝
    User copyUser = new User(user.getName(), new Address(address.getCity(), address.getCountry()));

    // 修改源對象的值
    user.getAddress().setCity("深圳");

    // 檢查兩個對象的值不同
    assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());

}

  


 

方法二 重載clone()方法

Object父類有個clone()的拷貝方法,不過它是protected類型的,我們需要重寫它並修改為public類型。除此之外,子類還需要實現Cloneable接口來告訴JVM這個類是可以拷貝的。

重寫代碼

讓我們修改一下User類,Address類,實現Cloneable接口,使其支持深拷貝。

/**
 * 地址
 */
public class Address implements Cloneable {

    private String city;
    private String country;

    // constructors, getters and setters

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

}

  

/**
 * 用戶
 */
public class User implements Cloneable {

    private String name;
    private Address address;

    // constructors, getters and setters

    @Override
    public User clone() throws CloneNotSupportedException {
        User user = (User) super.clone();
        user.setAddress(this.address.clone());
        return user;
    }

}

  需要注意的是,super.clone()其實是淺拷貝,所以在重寫User類的clone()方法時,address對象需要調用address.clone()重新賦值。

 

測試用例

@Test
public void cloneCopy() throws CloneNotSupportedException {

    Address address = new Address("杭州", "中國");
    User user = new User("大山", address);

    // 調用clone()方法進行深拷貝
    User copyUser = user.clone();

    // 修改源對象的值
    user.getAddress().setCity("深圳");

    // 檢查兩個對象的值不同
    assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());

}

  


 

方法三 Apache Commons Lang序列化

Java提供了序列化的能力,我們可以先將源對象進行序列化,再反序列化生成拷貝對象。但是,使用序列化的前提是拷貝的類(包括其成員變量)需要實現Serializable接口。Apache Commons Lang包對Java序列化進行了封裝,我們可以直接使用它。

重寫代碼

讓我們修改一下User類,Address類,實現Serializable接口,使其支持序列化。

/**
 * 地址
 */
public class Address implements Serializable {

    private String city;
    private String country;

    // constructors, getters and setters

}

  

/**
 * 用戶
 */
public class User implements Serializable {

    private String name;
    private Address address;

    // constructors, getters and setters

}

  

測試用例

@Test
public void serializableCopy() {

    Address address = new Address("杭州", "中國");
    User user = new User("大山", address);

    // 使用Apache Commons Lang序列化進行深拷貝
    User copyUser = (User) SerializationUtils.clone(user);

    // 修改源對象的值
    user.getAddress().setCity("深圳");

    // 檢查兩個對象的值不同
    assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());

}

  


 

 

方法四 Gson序列化

Gson可以將對象序列化成JSON,也可以將JSON反序列化成對象,所以我們可以用它進行深拷貝。

測試用例

@Test
public void gsonCopy() {

    Address address = new Address("杭州", "中國");
    User user = new User("大山", address);

    // 使用Gson序列化進行深拷貝
    Gson gson = new Gson();
    User copyUser = gson.fromJson(gson.toJson(user), User.class);

    // 修改源對象的值
    user.getAddress().setCity("深圳");

    // 檢查兩個對象的值不同
    assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());

}

  


 

方法五 Jackson序列化

Jackson與Gson相似,可以將對象序列化成JSON,明顯不同的地方是拷貝的類(包括其成員變量)需要有默認的無參構造函數。

重寫代碼

讓我們修改一下User類,Address類,實現默認的無參構造函數,使其支持Jackson。

/**
 * 用戶
 */
public class User {

    private String name;
    private Address address;

    // constructors, getters and setters

    public User() {
    }

}

  

/**
 * 地址
 */
public class Address {

    private String city;
    private String country;

    // constructors, getters and setters

    public Address() {
    }

}

  

測試用例

@Test
public void jacksonCopy() throws IOException {

    Address address = new Address("杭州", "中國");
    User user = new User("大山", address);

    // 使用Jackson序列化進行深拷貝
    ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
    User copyUser = objectMapper.readValue(objectMapper.writeValueAsString(user), User.class);

    // 修改源對象的值
    user.getAddress().setCity("深圳");

    // 檢查兩個對象的值不同
    assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());

}

  


總結

說了這么多深拷貝的實現方法,哪一種方法才是最好的呢?最簡單的判斷就是根據拷貝的類(包括其成員變量)是否提供了深拷貝的構造函數、是否實現了Cloneable接口、是否實現了Serializable接口、是否實現了默認的無參構造函數來進行選擇。如果需要詳細的考慮,則可以參考下面的表格:


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