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:
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:
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:
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:
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:
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:
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:
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。