Java 如何复制 List ?

List 复制在项目开发时，使用到的频率还是比较高的。List 复制有浅拷贝和深拷贝两种方式。在陈述复制方法前，先总结下什么是浅拷贝和深拷贝(以下内容均站在 Java 语言基础上进行讨论)。

一、什么是浅拷贝（Shallow Copy）和深拷贝（Deep Copy）？

浅拷贝只复制某个对象的引用，而不复制对象本身，新旧对象还是共享同一块内存。深拷贝会创造一个一模一样的对象，新对象和原对象不共享内存，修改新对象不会改变原对象。
假设 B 复制了 A，当修改 A 时，看 B 是否会发生变化。如果 B 也跟着变了，说明这是浅拷贝，如果 B 没变，那就是深拷贝。

1.1 浅拷贝

对于数据类型是基本数据类型（整型：byte、short、int、long；字符型：char；浮点型：float、double；布尔型：boolean）的成员变量，浅拷贝会直接进行值传递，也就是将该属性值复制一份给新的对象。因为是两份不同的数据，所以对其中一个对象的该成员变量值进行修改，不会影响另一个对象拷贝得到的数据。

对于数据类型是引用数据类型（比如说成员变量是某个数组、某个类的对象等）的成员变量，浅拷贝会进行引用传递，也就是只是将该成员变量的引用值（内存地址）复制一份给新的对象。因为实际上两个对象的该成员变量都指向同一个实例，在这种情况下，在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值。

1.2 深拷贝

相对于浅拷贝而言，深拷贝对于引用类型的修改，并不会影响到对应的拷贝对象的值。

备注：一般在讨论深拷贝和浅拷贝时，通常是针对引用数据类型而言的。因为基本数据类型在进行赋值操作时（也就是拷贝）是直接将值赋给了新的变量，也就是该变量是原变量的一个副本，这个时候你修改两者中的任何一个的值都不会影响另一个。而对于引用数据类型来说，在进行浅拷贝时，只是将对象的引用复制了一份，也就是内存地址，即两个不同的变量指向了同一个内存地址，那么改变任一个变量的值，都是改变这个内存地址所存储的值，所以两个变量的值都会改变。
Java 对对象和基本数据类型的处理是不一样的。在 Java 中，用对象作为入口参数传递时，缺省为 “引用传递”，也就是说仅仅传递了对象的一个”引用”。当方法体对输入变量修改时，实质上就是直接操作这个对象。除了在函数传值的时候是”引用传递”，在任何用 ”＝” 向对象变量赋值的时候都是”引用传递”。
将对象序列化为字节序列后，再通过反序列化即可完美地实现深拷贝。

1.3 对象如何实现深拷贝？

Object 对象声明了 clone() 方法，如下代码所示。

	/*** Creates and returns a copy of this object.  The precise meaning* of "copy" may depend on the class of the object. The general* intent is that, for any object {@code x}, the expression:* <blockquote>* <pre>* x.clone() != x</pre></blockquote>* will be true, and that the expression:* <blockquote>* <pre>* x.clone().getClass() == x.getClass()</pre></blockquote>* will be {@code true}, but these are not absolute requirements.* While it is typically the case that:* <blockquote>* <pre>* x.clone().equals(x)</pre></blockquote>* will be {@code true}, this is not an absolute requirement.* <p>* By convention, the returned object should be obtained by calling* {@code super.clone}.  If a class and all of its superclasses (except* {@code Object}) obey this convention, it will be the case that* {@code x.clone().getClass() == x.getClass()}.* <p>* By convention, the object returned by this method should be independent* of this object (which is being cloned).  To achieve this independence,* it may be necessary to modify one or more fields of the object returned* by {@code super.clone} before returning it.  Typically, this means* copying any mutable objects that comprise the internal "deep structure"* of the object being cloned and replacing the references to these* objects with references to the copies.  If a class contains only* primitive fields or references to immutable objects, then it is usually* the case that no fields in the object returned by {@code super.clone}* need to be modified.* <p>* The method {@code clone} for class {@code Object} performs a* specific cloning operation. First, if the class of this object does* not implement the interface {@code Cloneable}, then a* {@code CloneNotSupportedException} is thrown. Note that all arrays* are considered to implement the interface {@code Cloneable} and that* the return type of the {@code clone} method of an array type {@code T[]}* is {@code T[]} where T is any reference or primitive type.* Otherwise, this method creates a new instance of the class of this* object and initializes all its fields with exactly the contents of* the corresponding fields of this object, as if by assignment; the* contents of the fields are not themselves cloned. Thus, this method* performs a "shallow copy" of this object, not a "deep copy" operation.* <p>* The class {@code Object} does not itself implement the interface* {@code Cloneable}, so calling the {@code clone} method on an object* whose class is {@code Object} will result in throwing an* exception at run time.** @return     a clone of this instance.* @throws  CloneNotSupportedException  if the object's class does not*               support the {@code Cloneable} interface. Subclasses*               that override the {@code clone} method can also*               throw this exception to indicate that an instance cannot*               be cloned.* @see java.lang.Cloneable*/protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

Object 的 clone() 方法本身是一个浅拷贝的方法，但是我们可以通过实现 Cloneable 接口，重写该方法来实现深拷贝，除了调用父类中的 clone() 方法得到新的对象，还要将该类中的引用变量也 clone 出来。如果只是用 Object 中默认的 clone() 方法，是浅拷贝的。
如下代码所示，我们创建一个测试类 TestClone，实现深拷贝。

package com.example.test;import lombok.Data;
import lombok.SneakyThrows;@Data
public class TestClone implements Cloneable {private String a;// 构造函数TestClone(String str) {this.a = str;}@Overrideprotected TestClone clone() throws CloneNotSupportedException {TestClone newTestClone = (TestClone) super.clone();newTestClone.setA(this.a);return newTestClone;}@SneakyThrowspublic static void main(String[] args) {TestClone clone1 = new TestClone("a");TestClone clone2 = clone1.clone();System.out.println(clone2.a);     // aclone2.setA("b");System.out.println(clone1.a);     // aSystem.out.println(clone2.a);     // b}
}

二、List 复制

List 复制时有深拷贝和浅拷贝两类方式，分述如下。

2.1 浅拷贝

List 其本质就是数组，而其存储的形式是地址，如下图所示。
在这里插入图片描述

将 listA 列表浅拷贝为 listB 时，listA 与 listB 指向同一地址，造成的后果就是，改变 listB 的同时也会改变 listA，因为改变listB 就是改变 listB 所指向的地址的内容，由于 listA 也指向同一地址，所以 listA 与 listB 一起改变。其常见的实现方式有如下几种(以上述代码中的 TestClone 为测试类)。

2.1.1 循环遍历复制（含测试方法）

	@SneakyThrowspublic static void main(String[] args) {List<TestClone> listA = new ArrayList<>();TestClone testClone = new TestClone("a");listA.add(testClone);System.out.println(listA);  // [TestClone(a=a)]List<TestClone> listB = new ArrayList<>(listA.size());for (TestClone clone : listA) {listB.add(clone);}System.out.println(listB);  // [TestClone(a=a)]listA.get(0).setA("b");System.out.println(listA);  // [TestClone(a=b)]System.out.println(listB);  // [TestClone(a=b)]}

2.1.2 使用 List 实现类的构造方法

	@SneakyThrowspublic static void main(String[] args) {List<TestClone> listA = new ArrayList<>();TestClone testClone = new TestClone("a");listA.add(testClone);List<TestClone> listB = new ArrayList<>(listA);}

2.1.3 使用 list.addAll() 方法

	@SneakyThrowspublic static void main(String[] args) {List<TestClone> listA = new ArrayList<>();TestClone testClone = new TestClone("a");listA.add(testClone);List<TestClone> listB = new ArrayList<>();listB.addAll(listA);}

2.1.4 使用 java.util.Collections.copy() 方法

	public static void main(String[] args) {List<TestClone> listA = new ArrayList<>();TestClone clone = new TestClone("a");listA.add(clone);List<TestClone> listB = new ArrayList<>();listB.add(new TestClone("c"));System.out.println(listB);      // [TestClone(a=c)]Collections.copy(listB, listA);System.out.println(listB);      // [TestClone(a=a)]listA.get(0).setA("b");System.out.println(listA);      // [TestClone(a=b)]System.out.println(listB);      // [TestClone(a=b)]}

2.1.5 使用 Java 8 Stream API 将 List 复制到另一个 List 中

	public static void main(String[] args) {List<TestClone> listA = new ArrayList<>();TestClone clone = new TestClone("a");listA.add(clone);List<TestClone> listB = listA.stream().collect(Collectors.toList());System.out.println(listB); // [TestClone(a=a)]listA.get(0).setA("b");System.out.println(listA); // [TestClone(a=b)]System.out.println(listB); // [TestClone(a=b)]}

2.1.6 在 JDK 10 中的使用方式

JDK 10 在线调试网址：https://lightly.teamcode.com/

	public static void main(String[] args) {List<TestClone> listA = new ArrayList<>();TestClone clone = new TestClone("a");listA.add(clone);List<TestClone> listB = List.copyOf(listA);listA.get(0).setA("b");System.out.println(listA);                  // [TestClone@76ed5528]System.out.println(listA.get(0).getA());    // bSystem.out.println(listB);                  // [TestClone@76ed5528]System.out.println(listB.get(0).getA());    // b}

2.2 深拷贝

在这里插入图片描述

如图，深拷贝就是将 listA 复制给 listB 的同时，给 listB 创建新的地址，再将地址 A 的内容传递到地址 B。listA 与 listB 内容一致，但是由于所指向的地址不同，所以各自改变内容不会影响对方。深拷贝时，向新列表添加的是原列表中的元素执行 clone() 方法后的新对象。

	@SneakyThrowspublic static void main(String[] args) {List<TestClone> listA = new ArrayList<>();TestClone testClone = new TestClone("a");listA.add(testClone);List<TestClone> listB = new ArrayList<>();listB.add(listA.get(0).clone());System.out.println(listB);  // [TestClone(a=a)]listA.get(0).setA("b");System.out.println(listA);  // [TestClone(a=b)]System.out.println(listB);  // [TestClone(a=a)]}