天天看点

java深拷贝和浅拷贝

值类型 vs 引用类型

这两个概念的准确区分,对于深、浅拷贝问题的理解非常重要。

正如​<code>​Java​</code>​圣经《​<code>​Java​</code>​编程思想》第二章的标题所言,在​<code>​Java​</code>​中一切都可以视为对象!

所以来到​<code>​Java​</code>​的世界,我们要习惯用引用去操作对象。在​<code>​Java​</code>​中,像数组、类​<code>​Class​</code>​、枚举​<code>​Enum​</code>​、​<code>​Integer​</code>​包装类等等,就是典型的引用类型,所以操作时一般来说采用的也是引用传递的方式;

但是​<code>​Java​</code>​的语言级基础数据类型,诸如​<code>​int​</code>​这些基本类型,操作时一般采取的则是值传递的方式,所以有时候也称它为值类型。

为了便于下文的讲述和举例,我们这里先定义两个类:​<code>​Student​</code>​和​<code>​Major​</code>​,分别表示「学生」以及「所学的专业」,二者是包含关系:

java深拷贝和浅拷贝

赋值 vs 浅拷贝 vs 深拷贝

赋值是日常编程过程中最常见的操作,最简单的比如:

严格来说,这种不能算是对象拷贝,因为拷贝的仅仅只是引用关系,并没有生成新的实际对象:

java深拷贝和浅拷贝

浅拷贝属于对象克隆方式的一种,重要的特性体现在这个 「浅」 字上。

比如我们试图通过​<code>​studen1​</code>​实例,拷贝得到​<code>​student2​</code>​,如果是浅拷贝这种方式,大致模型可以示意成如下所示的样子:

java深拷贝和浅拷贝

很明显,值类型的字段会复制一份,而引用类型的字段拷贝的仅仅是引用地址,而该引用地址指向的实际对象空间其实只有一份。

一图胜前言,我想上面这个图已经表现得很清楚了。

深拷贝相较于上面所示的浅拷贝,除了值类型字段会复制一份,引用类型字段所指向的对象,会在内存中也创建一个副本,就像这个样子:

java深拷贝和浅拷贝

原理很清楚明了,下面来看看具体的代码实现吧。

浅拷贝代码实现

还以上文的例子来讲,我想通过​<code>​student1​</code>​拷贝得到​<code>​student2​</code>​,浅拷贝的典型实现方式是:让被复制对象的类实现​<code>​Cloneable​</code>​接口,并重写​<code>​clone()​</code>​方法即可。

以上面的​<code>​Student​</code>​类拷贝为例:

然后我们写个测试代码,一试便知:

运行得到如下结果:

java深拷贝和浅拷贝

从结果可以看出:

​<code>​student1==student2​</code>​打印false,说明​<code>​clone()​</code>​方法的确克隆出了一个新对象;

修改值类型字段并不影响克隆出来的新对象,符合预期;

而修改了​<code>​student1​</code>​内部的引用对象,克隆对象​<code>​student2​</code>​也受到了波及,说明内部还是关联在一起的

深拷贝代码实现

虽然​<code>​clone()​</code>​方法可以完成对象的拷贝工作,但是注意:​<code>​clone()​</code>​方法默认是浅拷贝行为,就像上面的例子一样。若想实现深拷贝需覆写 ​<code>​clone()​</code>​方法实现引用对象的深度遍历式拷贝,进行地毯式搜索。

所以对于上面的例子,如果想实现深拷贝,首先需要对更深一层次的引用类​<code>​Major​</code>​做改造,让其也实现​<code>​Cloneable​</code>​接口并重写​<code>​clone()​</code>​方法:

其次我们还需要在顶层的调用类中重写​<code>​clone​</code>​方法,来调用引用类型字段的​<code>​clone()​</code>​方法实现深度拷贝,对应到本文那就是​<code>​Student​</code>​类:

这时候上面的测试用例不变,运行可得结果:

java深拷贝和浅拷贝

很明显,这时候​<code>​student1​</code>​和​<code>​student2​</code>​两个对象就完全独立了,不受互相的干扰。

利用反序列化技术,我们也可以从一个对象深拷贝出另一个复制对象,而且这货在解决多层套娃式的深拷贝问题时效果出奇的好。

所以我们这里改造一下​<code>​Student​</code>​类,让其​<code>​clone()​</code>​方法通过序列化和反序列化的方式来生成一个原对象的深拷贝副本:

当然这种情况下要求被引用的子类(比如这里的​<code>​Major​</code>​类)也必须是可以序列化的,即实现了​<code>​Serializable​</code>​接口:

这时候测试用例完全不变,直接运行,也可以得到如下结果:

java深拷贝和浅拷贝

 很明显,这时候​<code>​student1​</code>​和​<code>​student2​</code>​两个对象也是完全独立的,不受互相的干扰,深拷贝完成。