基于java实现浅拷贝和深拷贝

article/2025/10/5 14:14:54

目录

  • 1、概念
  • 2、浅拷贝
    • 2.1、浅拷贝实战
  • 3、深拷贝
    • 3.1、嵌套 clone 方法
    • 3.2、使用序列化流
    • 3.3、使用开源工具类

1、概念

浅拷贝：在拷贝一个对象时，复制基本数据类型的成员变量，但对引用数据类型的成员变量只进行引用的传递（复制其地址引用），并不会创建一个新的对象。简单地说就是被拷贝对象和浅拷贝得到的新对象，它们的引用数据类型的成员变量指向同一个内存地址。

深拷贝：在拷贝一个对象时，除了复制基本数据类型的成员变量，对引用数据类型的成员变量进行拷贝时，会创建一个新的对象来保存引用类型的成员变量。
简单地说就是被拷贝对象和深拷贝得到的新对象，它们的引用数据类型的成员变量指向不同的内存地址。

定义如下类：

class Person {private int age;private StringBuffer name;
}

对 Person 类的对象拷贝时，浅拷贝和深拷贝示意图区别如下：
在这里插入图片描述

2、浅拷贝

Java已经内置了 Cloneable 抽象原型接口，自定义的类型只需实现该接口并重写 Object.clone() 方法即可完成本类的浅拷贝。

Cloneable 是一个空接口。Java之所以提供 Cloneable 接口，只是为了在运行时通知Java虚拟机可以安全地在该类上使用 clone() 方法。而如果该类没有实现 Cloneable 接口，则调用 clone() 方法会抛出 CloneNotSupportedException 异常。

一般情况下，如果使用 clone() 方法，则需满足以下条件：
    1、对任何对象 o，都有 o.clone() != o。换言之，克隆对象与原型对象不是同一个对象；
    2、对任何对象 o，都有 o.clone().getClass() == o.getClass()。换言之，复制对象与原对象的类型一样；
    3、如果对象 o 的 equals() 方法定义恰当，则 o.clone().equals(o) 应当成立。

2.1、浅拷贝实战

假设，现在有两个类，学生 Student 和班级 Class，每个学生都有自己对应的班级：

/*** @Des 班级实体类* @Author jidi* @Email jidi_jidi@163.com* @Date 2022/7/11*/
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@Data
public class Class {private int id;private String name;private String desc;
}/*** @Des 学生实体类* @Author jidi* @Email jidi_jidi@163.com* @Date 2022/7/11*/
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Student implements Cloneable{private int id;private String name;private int age;/*** 班级，一对一关系*/private Class classs;/*** 重写 Object.clone()方法*/@Overridepublic Student clone() throws CloneNotSupportedException {/*** super.clone()方法直接从堆内存中以二进制流的方式进行复制，重新分配一个内存块，其效率很高；* 由于super.clone()方法基于内存复制，不会调用对象的构造函数，也就是不需要经历初始化过程；* 使用super.clone()方法，如果类中存在引用对象属性，则原型对象与克隆对象的该属性会指向同一对象的引用。*/return (Student)super.clone();}
}

浅拷贝测试：

/*** @Des 浅拷贝测试* @Author jidi* @Email jidi_jidi@163.com* @Date 2022/7/11*/
public class StudentTest {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Class classs = new Class(1, "一年级", "一年级的学生比较调皮");Student student = new Student(1, "基地", 7, classs);// 浅拷贝对象Student clone = student.clone();// 结果为 true，指向的是同一个内存地址System.out.println(student.getClasss() == clone.getClasss());}
}

3、深拷贝

深拷贝可以有以下几种不同的实现方式：
    1、嵌套 clone 方法：在需要克隆的对象以及该对象的引用类型的变量的类中全部实现 cloneable 接口，但是对于层级比较深的对象，不太友好；
    2、使用序列化流：使要序列化的对象和该对象的引用类型成员变量对象的类都实现 Serializable 接口，将对象序列化到输出流中，然后再反序列化为对象就完成了完全的复制操作。但是静态的成员和 transient 关键字修饰的成员不能被序列化；
    3、使用开源工具类，例如，json类库（FastJson，GSON等将对象转化为json字符串，然后将json字符串转换为对象），Spring的BeanUtils，Cglib的BeanCopier。

3.1、嵌套 clone 方法

定义实体类 Student 和 Class，两个实体类都实现 Cloneable 接口并重写 Object.clone()，对于引用数据类型的变量继续使用其重写的 clone 方法进行拷贝：

/*** @Des 班级实体类* @Author jidi* @Email jidi_jidi@163.com* @Date 2022/7/11*/
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@Data
public class Class implements Cloneable{private int id;private String name;private String desc;/*** 重写 Object.clone()方法*/@Overridepublic Class clone() throws CloneNotSupportedException {return (Class)super.clone();}
}/*** @Des 学生实体类* @Author jidi* @Email jidi_jidi@163.com* @Date 2022/7/11*/
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Student implements Cloneable{private int id;private String name;private int age;/*** 班级，一对一关系*/private Class classs;/*** 重写 Object.clone()方法*/@Overridepublic Student clone() throws CloneNotSupportedException {Student student = (Student)super.clone();/*** 对于引用数据类型，继续调用clone方法* 如果引用数据类型嵌套层级很多，每个层级都需要处理*/student.classs = this.classs.clone();return student;}
}

测试：

/*** @Des 深拷贝测试（嵌套 clone）* @Author jidi* @Email jidi_jidi@163.com* @Date 2022/7/11*/
public class StudentTest {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Class classs = new Class(1, "一年级","一年级的学生比较调皮");Student student = new Student(1, "基地",7, classs);// 深拷贝对象Student clone = student.clone();// 结果为falseSystem.out.println(student.getClasss() == clone.getClasss());}
}

3.2、使用序列化流

定义序列化工具类 SerialCloneUtils ：

/*** @Des* @Author jidi* @Email jidi_jidi@163.com* @Date 2022/7/12*/
@Slf4j
public class SerialCloneUtils {/*** @Desc 使用ObjectStream序列化实现深克隆* @Author jidi* @date 2022/7/12 9:52*/public static <T extends Serializable> T deepClone(T t) throws CloneNotSupportedException {ByteArrayOutputStream bout = null;ObjectOutputStream out = null;InputStream bin = null;ObjectInputStream in = null;try {// 保存对象为字节数组bout = new ByteArrayOutputStream();out = new ObjectOutputStream(bout);out.writeObject(t);// 从字节数组中读取克隆对象bin = new ByteArrayInputStream(bout.toByteArray());in = new ObjectInputStream(bin);return (T)(in.readObject());}catch (IOException | ClassNotFoundException e){CloneNotSupportedException cloneNotSupportedException = new CloneNotSupportedException();e.initCause(cloneNotSupportedException);throw cloneNotSupportedException;}finally {try {if (Objects.nonNull(bout)){bout.close();}if (Objects.nonNull(out)){out.close();}if (Objects.nonNull(bin)){bin.close();}if (Objects.nonNull(in)){in.close();}} catch (IOException e) {log.error("关闭IO流失败：{}", e);}}}
}

创建一个公共父类 SerialClone ，只要继承该类就可以实现深克隆：

/*** @Des* @Author jidi* @Email jidi_jidi@163.com* @Date 2022/7/12*/
public class SerialClone implements Cloneable, Serializable {private static final long serialVersionUID = -3556726131986995463L;@Overridepublic Object clone() throws CloneNotSupportedException {return SerialCloneUtils.deepClone(this);}}

定义实体类 Student 和 Class，分别继承 SerialClone 类：

/*** @Des 班级实体类* @Author jidi* @Email jidi_jidi@163.com* @Date 2022/7/11*/
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@Data
public class Class extends SerialClone{private int id;private String name;private String desc;
}/*** @Des 学生实体类* @Author jidi* @Email jidi_jidi@163.com* @Date 2022/7/11*/
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Student extends SerialClone{private int id;private String name;private int age;/*** 班级，一对一关系*/private Class classs;
}

测试：

/*** @Des 深复制测试* @Author jidi* @Email jidi_jidi@163.com* @Date 2022/7/11*/
public class StudentTest {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Class classs = new Class(1, "一年级","一年级的学生比较调皮");Student student = new Student(1, "基地",7, classs);// 深拷贝对象Student clone = (Student)student.clone();// 结果为falseSystem.out.println(student.getClasss() == clone.getClasss());}
}

3.3、使用开源工具类

此处使用 FastJson 实现深拷贝：

/*** @Des 班级实体类* @Author jidi* @Email jidi_jidi@163.com* @Date 2022/7/11*/
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@Data
public class Class{private int id;private String name;private String desc;
}/*** @Des 学生实体类* @Author jidi* @Email jidi_jidi@163.com* @Date 2022/7/11*/
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Student{private int id;private String name;private int age;/*** 班级，一对一关系*/private Class classs;
}/*** @Des 深复制测试* @Author jidi* @Email jidi_jidi@163.com* @Date 2022/7/11*/
public class StudentTest {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Class classs = new Class(1, "一年级","一年级的学生比较调皮");Student student = new Student(1, "基地",7, classs);// 使用 FastJson 深拷贝对象Student clone = JSONObject.parseObject(JSONObject.toJSONBytes(student), Student.class);// 结果为falseSystem.out.println(student.getClasss() == clone.getClasss());}
}

可以看到使用JSON类库进行深拷贝时，实体类不需要实现任何接口即可。但是需要注意的是，不同的JSON类库序列化规则不一样，对于某些表示是否的变量，命名时最好不要使用 isXxx 形式，否则会导致序列化失败。


http://chatgpt.dhexx.cn/article/RFtIF8M9.shtml

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