深入理解Java中的克隆
前言
Java克隆(Clone)是Java语言的特性之一，但在实际中应用比较少见。但有时候用克隆会更方便更有效率。
对于克隆(Clone)，Java有一些限制：
1、被克隆的类必须自己实现Cloneable接口，以指示Object.clone()方法可以合法地对该类实例进行按字段复制。Cloneable接口实际上是个标识接口，没有任何接口方法。
2、实现Cloneable接口的类应该使用公共方法重写Object.clone（它是受保护的）。某个对象实现了此接口就克隆它是不可能的。即使clone方法是反射性调用的，也无法保证它将获得成功。
3、在Java.lang.Object类中克隆方法是这么定义的：
protectedObjectclone() throwsCloneNotSupportedException
创建并返回此对象的一个副本。表明是一个受保护的方法，同一个包中可见。
按照惯例，返回的对象应该通过调用super.clone获得。
Java中的赋值
在Java中，赋值是很常用的，一个简单的赋值如下
//原始类型 inta=1; intb=a; //引用类型 String[]weekdays=newString[5]; String[]gongzuori=weekdays;//仅拷贝引用
在上述代码中。
1、如果是原始数据类型，赋值传递的为真实的值
2、如果是引用数据类型，赋值传递的为对象的引用，而不是对象。
了解了数据类型和引用类型的这个区别，便于我们了解clone。
Clone
在Java中，clone是将已有对象在内存中复制出另一个与之相同的对象的过程。java中的克隆为逐域复制。
在Java中想要支持clone方法，需要首先实现Cloneable接口
Cloneable其实是有点奇怪的，它不同与我们常用到的接口，它内部不包含任何方法，它仅仅是一个标记接口。
其源码如下
publicinterfaceCloneable{
}
关于cloneable，需要注意的
1、如果想要支持clone，就需要实现Cloneable接口
2、如果没有实现Cloneable接口的调用clone方法，会抛出CloneNotSupportedException异常。
然后是重写clone方法，并修改成public访问级别
staticclassCloneableImpimplementsCloneable{
publicintcount;
publicChildchild;
@Override
publicObjectclone()throwsCloneNotSupportedException{
returnsuper.clone();
}
}
调用clone方法复制对象
CloneableImpimp1=newCloneableImp();
imp1.child=newChild("Andy");
try{
Objectobj=imp1.clone();
CloneableImpimp2=(CloneableImp)obj;
System.out.println("mainimp2.child.name="+imp2.child.name);
}catch(CloneNotSupportedExceptione){
e.printStackTrace();
}
浅拷贝
上面的代码实现的clone实际上是属于浅拷贝（ShallowCopy）。
关于浅拷贝，你该了解的
1、使用默认的clone方法
2、对于原始数据域进行值拷贝
3、对于引用类型仅拷贝引用
4、执行快，效率高
5、不能做到数据的100%分离。
6、如果一个对象只包含原始数据域或者不可变对象域，推荐使用浅拷贝。
关于无法做到数据分离，我们可以使用这段代码验证
CloneableImpimp1=newCloneableImp();
imp1.child=newChild("Andy");
try{
Objectobj=imp1.clone();
CloneableImpimp2=(CloneableImp)obj;
imp2.child.name="Bob";
System.out.println("mainimp1.child.name="+imp1.child.name);
}catch(CloneNotSupportedExceptione){
e.printStackTrace();
}
上述代码我们使用了imp1的clone方法克隆出imp2,然后修改imp2.child.name为Bob,然后打印imp1.child.name得到的结果是
mainimp1.child.name=Bob
原因是浅拷贝并没有做到数据的100%分离，imp1和imp2共享同一个Child对象，所以一个修改会影响到另一个。
深拷贝
深拷贝可以解决数据100%分离的问题。只需要对上面代码进行一些修改即可。
1、Child实现Cloneable接口。
publicclassChildimplementsCloneable{
publicStringname;
publicChild(Stringname){
this.name=name;
}
@Override
publicStringtoString(){
return"Child[name="+name+"]";
}
@Override
protectedObjectclone()throwsCloneNotSupportedException{
returnsuper.clone();
}
}
2.重写clone方法，调用数据域的clone方法。
staticclassCloneableImpimplementsCloneable{
publicintcount;
publicChildchild;
@Override
publicObjectclone()throwsCloneNotSupportedException{
CloneableImpobj=(CloneableImp)super.clone();
obj.child=(Child)child.clone();
returnobj;
}
}
当我们再次修改imp2.child.name就不会影响到imp1.child.name的值了，因为imp1和imp2各自拥有自己的child对象，因为做到了数据的100%隔离。
关于深拷贝的一些特点
1、需要重写clone方法，不仅仅只调用父类的方法，还需调用属性的clone方法
2、做到了原对象与克隆对象之间100%数据分离
3、如果是对象存在引用类型的属性，建议使用深拷贝
4、深拷贝比浅拷贝要更加耗时，效率更低
为什么使用克隆
很重要并且常见的常见就是：某个API需要提供一个List集合，但是又不希望调用者的修改影响到自身的变化，因此需要克隆一份对象，以此达到数据隔离的目的。
应尽量避免clone
1.通常情况下，实现接口是为了表明类可以为它的客户做些什么，而Cloneable仅仅是一个标记接口，而且还改变了超类中的手保护的方法的行为，是接口的一种极端非典型的用法，不值得效仿。
2.Clone方法约定及其脆弱clone方法的Javadoc描述有点暧昧模糊，如下为JavaSE8的约定
clone方法创建并返回该对象的一个拷贝。而拷贝的精确含义取决于该对象的类。一般的含义是，对于任何对象x，表达式
x.clone()!=x为truex.clone().getClass()==x.getClass()也返回true，但非必须x.clone().equals(x)也返回true，但也不是必须的
上面的第二个和第三个表达式很容易就返回false。因而唯一能保证永久为true的就是表达式一，即两个对象为独立的对象。
3.可变对象final域在克隆方法中，如果我们需要对可变对象的final域也进行拷贝，由于final的限制，所以实际上是无法编译通过的。因此为了实现克隆，我们需要考虑舍去该可变对象域的final关键字。
4.线程安全如果你决定用线程安全的类实现Cloneable接口，需要保证它的clone方法做好同步工作。默认的Object.clone方法是没有做同步的。
总的来说，java中的clone方法实际上并不是完善的，建议尽量避免使用。如下是一些替代方案。
Copyconstructors
使用复制构造器也可以实现对象的拷贝。
1、复制构造器也是构造器的一种
2、只接受一个参数，参数类型为当前的类
3、目的是生成一个与参数相同的新对象
4、复制构造器相比clone方法的优势是简单，易于实现。
一段使用了复制构造器的代码示例
publicclassCar{
Wheelwheel;
Stringmanufacturer;
publicCar(Wheelwheel,Stringmanufacturer){
this.wheel=wheel;
this.manufacturer=manufacturer;
}
//copyconstructor
publicCar(Carcar){
this(car.wheel,car.manufacturer);
}
publicstaticclassWheel{
Stringbrand;
}
}
注意，上面的代码实现为浅拷贝，如果想要实现深拷贝，参考如下代码
//copyconstructor
publicCar(Carcar){
Wheelwheel=newWheel();
wheel.brand=car.wheel.brand;
this.wheel=wheel;
this.manufacturer=car.manufacturer;
}
为了更加便捷，我们还可以为上述类增加一个静态的方法
publicstaticCarnewInstance(Carcar){
returnnewCar(car);
}
使用Serializable实现深拷贝
其实，使用序列化也可以实现对象的深拷贝。简略代码如下
publicclassDeepCopyExampleimplementsSerializable{
privatestaticfinallongserialVersionUID=6098694917984051357L;
publicChildchild;
publicDeepCopyExamplecopy(){
DeepCopyExamplecopy=null;
try{
ByteArrayOutputStreambaos=newByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStreamoos=newObjectOutputStream(baos);
oos.writeObject(this);
ByteArrayInputStreambais=newByteArrayInputStream(baos.toByteArray());
ObjectInputStreamois=newObjectInputStream(bais);
copy=(DeepCopyExample)ois.readObject();
}catch(IOExceptione){
e.printStackTrace();
}catch(ClassNotFoundExceptione){
e.printStackTrace();
}
returncopy;
}
}
其中，Child必须实现Serializable接口
publicclassChildimplementsSerializable{
privatestaticfinallongserialVersionUID=6832122780722711261L;
publicStringname="";
publicChild(Stringname){
this.name=name;
}
@Override
publicStringtoString(){
return"Child[name="+name+"]";
}
}
使用示例兼测试代码
DeepCopyExampleexample=newDeepCopyExample();
example.child=newChild("Example");
DeepCopyExamplecopy=example.copy();
if(copy!=null){
copy.child.name="Copied";
System.out.println("example.child="+example.child+";copy.child="+copy.child);
}
//输出结果：example.child=Child[name=Example];copy.child=Child[name=Copied]
由输出结果来看，copy对象的child值修改不影响example对象的child值，即使用序列化可以实现对象的深拷贝。
总结
以上就是Java中克隆的全部内容，希望本文对大家学习Java能有所帮助。