在開始學習深克隆和淺克隆之前，我們先來看下面代碼，有什么問題？
class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
// 等號賦值（ 基本類型）
int number = 6;
int number2 = number;
// 修改 number2 的值
number2 = 9;
System.out.println("number：" + number);
System.out.println("number2：" + number2);
// 等號賦值（對象）
Dog dog = new Dog();
dog.name = "旺財";
dog.age = 5;
Dog dog2 = dog;
// 修改 dog2 的值
dog2.name = "大黃";
dog2.age = 3;
System.out.println(dog.name + "，" + dog.age + "歲");
System.out.println(dog2.name + "，" + dog2.age + "歲");
}
}
程序執行結果：
number：6
number2：9
大黃，3歲
大黃，3歲
可以看出，如果使用等號復制時，對於值類型來說，彼此之間的修改操作是相對獨立的，而對於引用類型來說，因為復制的是引用對象的內存地址，所以修改其中一個值，另一個值也會跟着變化，原理如下圖所示：
因此為了防止這種問題的發生，就要使用對象克隆來解決引用類型復制的問題。
一、淺克隆
淺克隆的默認實現方法是 clone()，實現代碼如下：
class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Dog dog = new Dog();
dog.name = "旺財";
dog.age = 5;
// 克隆
Dog dog3 = (Dog) dog.clone();
dog3.name = "小白";
dog3.age = 2;
System.out.println(dog.name + "，" + dog.age + "歲");
System.out.println(dog3.name + "，" + dog3.age + "歲");
}
}
class Dog implements Cloneable {
public String name;
public int age;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
程序執行結果：
旺財，5歲
小白，2歲
可以看出使用克隆就可以解決引用類型復制的問題了，原理如下圖所示：
以上這種復制方式叫做淺克隆。
淺克隆的實現條件：需要克隆的對象必須實現 Cloneable 接口，並重寫 clone() 方法，即可實現對此對象的克隆。
然而使用淺克隆也會存在一個問題，請參考以下代碼。
class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
DogChild dogChild = new DogChild();
dogChild.name = "二狗";
Dog dog4 = new Dog();
dog4.name = "大黃";
dog4.dogChild = dogChild;
Dog dog5 = (Dog) dog4.clone();
dog5.name = "旺財";
dog5.dogChild.name = "狗二";
System.out.println("dog name 4："+dog4.name);
System.out.println("dog name 5："+dog5.name);
System.out.println("dog child name 4："+dog4.dogChild.name);
System.out.println("dog child name 5："+dog5.dogChild.name);
}
}
class Dog implements Cloneable {
public String name;
public DogChild dogChild;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
class DogChild {
public String name;
}
程序執行結果：
dog name 4：大黃
dog name 5：旺財
dog child name 4：狗二
dog child name 5：狗二
也就是說淺克隆，只會復制對象的值類型，而不會復制對象的引用類型。原因如下圖所示：
要處理引用類型不被復制的問題，就要使用到深克隆。
二、深克隆
定義：深克隆就是復制整個對象信息，包含值類型和引用類型。
深克隆的實現方式通常包含以下兩種。
- 序列化實現深克隆：先將原對象序列化到內存的字節流中，再從字節流中反序列化出剛剛存儲的對象，這個新對象和原對象就不存在任何地址上的共享，這樣就實現了深克隆。
- 所有引用類型都實現克隆：要復制對象的所有引用類型都要實現克隆，所有對象都是復制的新對象，從而實現了深克隆。
深克隆實現方式一：序列化
實現思路：先將要拷貝對象寫入到內存中的字節流中，然后再從這個字節流中讀出剛剛存儲的信息，作為一個新對象返回，那么這個新對象和原對象就不存在任何地址上的共享，自然實現了深拷貝。請參考以下代碼：
class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
BirdChild birdChild = new BirdChild();
birdChild.name = "小小鳥";
Bird bird = new Bird();
bird.name = "小鳥";
bird.birdChild = birdChild;
// 使用序列化克隆對象
Bird bird2 = CloneUtils.clone(bird);
bird2.name = "黃雀";
bird2.birdChild.name = "小黃雀";
System.out.println("bird name:" + bird.name);
System.out.println("bird child name:" + bird.birdChild.name);
System.out.println("bird name 2:" + bird2.name);
System.out.println("bird child name 2:" + bird2.birdChild.name);
}
}
class CloneUtils {
public static <T extends Serializable> T clone(T obj) {
T cloneObj = null;
try {
//寫入字節流
ByteArrayOutputStream bo = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bo);
oos.writeObject(obj);
oos.close();
//分配內存,寫入原始對象,生成新對象
ByteArrayInputStream bi = new ByteArrayInputStream(bo.toByteArray());//獲取上面的輸出字節流
ObjectInputStream oi = new ObjectInputStream(bi);
//返回生成的新對象
cloneObj = (T) oi.readObject();
oi.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return cloneObj;
}
}
程序執行結果：
bird name:小鳥
bird child name:小小鳥
bird name 2:黃雀
bird child name 2:小黃雀
深克隆實現方式二：所有引用類型都實現克隆
class SerializableTest {
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
ParrotChild parrotChild = new ParrotChild();
parrotChild.name = "小鸚鵡";
Parrot parrot = new Parrot();
parrot.name = "大鸚鵡";
parrot.parrotChild = parrotChild;
// 克隆
Parrot parrot2 = (Parrot) parrot.clone();
parrot2.name = "老鸚鵡";
parrot2.parrotChild.name = "少鸚鵡";
System.out.println("parrot name:" + parrot.name);
System.out.println("parrot child name:" + parrot.parrotChild.name);
System.out.println("parrot name 2:" + parrot2.name);
System.out.println("parrot child name 2:" + parrot2.parrotChild.name);
}
}
class Parrot implements Cloneable {
public String name;
public ParrotChild parrotChild;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Parrot bird = (Parrot) super.clone();
bird.parrotChild = (ParrotChild) parrotChild.clone();
return bird;
}
}
class ParrotChild implements Cloneable {
public String name;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
程序執行結果：
parrot name:大鸚鵡
parrot child name:小鸚鵡
parrot name 2:老鸚鵡
parrot child name 2:少鸚鵡
三、克隆相關面試題
1.使用克隆有什么好處？
答：好處包含以下幾點：
- 使用方便：假如要復制一個對象，但這個對象中的部分屬性已經被修改過了，如果不使用克隆的話，需要給屬性手動賦值，相比克隆而已麻煩很多；
- 性能高：查看 clone 方法可以知道，它是 native 方法，native 方法是原生函數，使用操作系統底層的語言實現的，因此執行效率更高；
- 隔離性：克隆可以確保對象操作時相互隔離。
clone() 源代碼，如下圖：
2.淺克隆和深克隆有什么區別？
答：區別主要在對引用類型的復制上，具體信息如下：
- 淺克隆：只會復制對象的值類型，而不會復制對象的引用類型；
- 深克隆：復制整個對象，包含值類型和引用類型。
3.如何實現淺克隆？
答：克隆的對象實現 Cloneable 接口，並重寫 clone() 方法就可以實現淺克隆了。
4.以下代碼執行的結果是？
import java.util.Arrays;
class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
CloneObj cloneObj = new CloneObj();
cloneObj.name = "老王";
cloneObj.age = 30;
cloneObj.sistersAge = new int[]{18, 19};
CloneObj cloneObj2 = (CloneObj) cloneObj.clone();
cloneObj2.name = "磊哥";
cloneObj2.age = 33;
cloneObj2.sistersAge[0] = 20;
System.out.println(cloneObj.name + "|" + cloneObj2.name);
System.out.println(cloneObj.age + "|" + cloneObj2.age);
System.out.println(Arrays.toString(cloneObj.sistersAge) + "|" + Arrays.toString(cloneObj2.sistersAge));
}
}
class CloneObj implements Cloneable {
public String name;
public int age;
public int[] sistersAge;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
答：執行結果如下。
老王|磊哥
30|33
[20, 19]|[20, 19]
5.深克隆如何實現？有幾種實現方式？
答：一般實現方式有以下兩種：
- 通過序列化實現深克隆（序列化實現方式：Java 原生序列化、JSON 序列化、Hessian 序列化）；
- 所有引用類型都實現克隆，從而實現深克隆。
6.為什么不能直接使用 Object 的 Clone 方法，還要重寫 clone() 方法之后才能實現克隆？
答：雖然所有類都是 Object 的子類，但因為 Object 中的 clone() 方法被聲明為 protected 訪問級別，所以非 java.lang 包下的其他類是不能直接使用的。因此要想實現克隆功能，就必須實現 Cloneable，並重寫 clone() 方法才行。
7.序列化可不可以實現深克隆？實現的原理是什么？
答：先將原對象序列化到內存的字節流中，再從字節流中反序列化出剛剛存儲的對象，這個新對象和原對象就不存在任何地址上的共享，這樣就實現了深克隆。
四、總結
調用 Object 類中的 clone() 方法默認是淺克隆，淺克隆只能復制值類型，不能復制引用類型，因此更多的場景下我們需要深克隆，深克隆通常的實現方式有兩種：序列化方式或把所有的引用類型都實現克隆。
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本文來自《Java面試題全解析》