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标题: Java技巧：深拷贝的两种方式 [打印本页]

作者: 宣传工具 时间: 2016-9-26 13:50
标题: Java技巧：深拷贝的两种方式

　⑴浅复制(浅克隆)

被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，而所有的对其他对象的引用仍然指向原来的对象。换言之，浅复制仅仅复制所考虑的对象，而不复制它所引用的对象。

　　⑵深复制(深克隆)

被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，除去那些引用其他对象的变量。那些引用其他对象的变量将指向被复制过的新对象，而不再是原有的那些被引用的对象。换言之，深复制把要复制的对象所引用的对象都复制了一遍。

Java的clone()方法

⑴clone方法将对象复制了一份并返回给调用者。一般而言，clone()方法满足：

①对任何的对象x，都有x.clone() !=x//克隆对象与原对象不是同一个对象

②对任何的对象x，都有x.clone().getClass()= =x.getClass()//克隆对象与原对象的类型一样

③如果对象x的equals()方法定义恰当，那么x.clone().equals(x)应该成立。

⑵Java中对象的克隆

①为了获取对象的一份拷贝，我们可以利用Object类的clone()方法。

②在派生类中覆盖基类的clone()方法，并声明为public。

③在派生类的clone()方法中，调用super.clone()。

④在派生类中实现Cloneable接口。

请看如下代码：

class Student implements Cloneable

{

String name;

int age;

Student(String name,int age)

{

this.name=name;

this.age=age;

}

public Object clone()

{

Object o=null;

try

{

o=(Student)super.clone();//Object中的clone()识别出你要复制的是哪一

// 个对象。

}

catch(CloneNotSupportedException e)

{

System.out.println(e.toString());

} return o;

}

public static void main(String[] args)

{

Student s1=new Student("zhangsan",18);

Student s2=(Student)s1.clone();

s2.name="lisi";

s2.age=20;

System.out.println("name="+s1.name+","+"age="+s1.age);//修改学生2后，不影响 //学生1的值。

}

说明：

①为什么我们在派生类中覆盖Object的clone()方法时，一定要调用super.clone()呢?在运行时刻，Object中的 clone()识别出你要复制的是哪一个对象，然后为此对象分配空间，并进行对象的复制，将原始对象的内容一一复制到新对象的存储空间中。

②继承自java.lang.Object类的clone()方法是浅复制。以下代码可以证明之。

class Professor

{

String name;

int age;

Professor(String name,int age)

{

this.name=name;

this.age=age;

}

class Student implements Cloneable

{

String name;//常量对象。

int age;

Professor p;//学生1和学生2的引用值都是一样的。

Student(String name,int age,Professor p)

{ this.name=name;

this.age=age;

this.p=p;

}

public Object clone()

{

Student o=null;

try

{

o=(Student)super.clone();

}

catch(CloneNotSupportedException e)

{

System.out.println(e.toString());

}

o.p=(Professor)p.clone();

return o;

}

public static void main(String[] args)

{

Professor p=new Professor("wangwu",50);

Student s1=new Student("zhangsan",18,p);

Student s2=(Student)s1.clone();

s2.p.name="lisi";

s2.p.age=30;

System.out.println("name="+s1.p.name+","+"age="+s1.p.age);//学生1的教授 //成为lisi,age为30。

}

那应该如何实现深层次的克隆，即修改s2的教授不会影响s1的教授?代码改进如下。

改进使学生1的Professor不改变(深层次的克隆)

class Professor implements Cloneable

{

String name;

int age;

Professor(String name,int age)

{

this.name=name;

this.age=age;

}

public Object clone()

{

Object o=null;

try

{

o=super.clone();

}

catch(CloneNotSupportedException e)

{

System.out.println(e.toString());

}

return o;

}

class Student implements Cloneable

{

String name;

int age;

Professor p;

Student(String name,int age,Professor p)

{

this.name=name;

this.age=age;

this.p=p;

}

public Object clone()

{

Student o=null;

try

{

o=(Student)super.clone();

}

catch(CloneNotSupportedException e)

{

System.out.println(e.toString());

}

o.p=(Professor)p.clone();

return o;

}

public static void main(String[] args)

{

Professor p=new Professor("wangwu",50);

Student s1=new Student("zhangsan",18,p);

Student s2=(Student)s1.clone();

s2.p.name="lisi";

s2.p.age=30;

System.out.println("name="+s1.p.name+","+"age="+s1.p.age);//学生1的教授不改变。

}

3.利用串行化来做深复制

把对象写到流里的过程是串行化(Serilization)过程，但是在Java程序师圈子里又非常形象地称为“冷冻”或者“腌咸菜(picking)”过程;而把对象从流中读出来的并行化(Deserialization)过程则叫做“解冻”或者“回鲜(depicking)”过程。应当指出的是，写在流里的是对象的一个拷贝，而原对象仍然存在于JVM里面，因此“腌成咸菜”的只是对象的一个拷贝，Java咸菜还可以回鲜。

在Java语言里深复制一个对象，常常可以先使对象实现Serializable接口，然后把对象(实际上只是对象的一个拷贝)写到一个流里(腌成咸菜)，再从流里读出来(把咸菜回鲜)，便可以重建对象。

如下为深复制源代码。

public Object deepClone()

{

//将对象写到流里

ByteArrayOutoutStream bo=new ByteArrayOutputStream();

ObjectOutputStream oo=new ObjectOutputStream(bo);

oo.writeObject(this);

//从流里读出来

ByteArrayInputStream bi=new ByteArrayInputStream(bo.toByteArray());

ObjectInputStream oi=new ObjectInputStream(bi);

return(oi.readObject());

}

这样做的前提是对象以及对象内部所有引用到的对象都是可串行化的，否则，就需要仔细考察那些不可串行化的对象可否设成transient，从而将之排除在复制过程之外。上例代码改进如下。

class Professor implements Serializable

{

String name;

int age;

Professor(String name,int age)

{

this.name=name;

this.age=age;

}

class Student implements Serializable

{

String name;//常量对象。

int age;

Professor p;//学生1和学生2的引用值都是一样的。

Student(String name,int age,Professor p)

{

this.name=name;

this.age=age;

this.p=p;

}

public Object deepClone() throws IOException,

OptionalDataException,ClassNotFoundException

{

//将对象写到流里

ByteArrayOutoutStream bo=new ByteArrayOutputStream();

ObjectOutputStream oo=new ObjectOutputStream(bo);

oo.writeObject(this);

//从流里读出来

ByteArrayInputStream bi=new ByteArrayInputStream(bo.toByteArray());

ObjectInputStream oi=new ObjectInputStream(bi);

return(oi.readObject());

}

public static void main(String[] args)

{

Professor p=new Professor("wangwu",50);

Student s1=new Student("zhangsan",18,p);

Student s2=(Student)s1.deepClone();

s2.p.name="lisi";

s2.p.age=30;

System.out.println("name="+s1.p.name+","+"age="+s1.p.age); //学生1的教授不改变。

}

作者: 宣传工具 时间: 2016-9-26 13:52
实例教程2

假如说你想复制一个简单变量。很简单：

int apples = 5;
int pears = apples;

int apples = 5; int pears = apples;

不仅仅是int类型，其它七种原始数据类型(boolean,char,byte,short,float,double.long)同样适用于该类情况。

但是如果你复制的是一个对象，情况就有些复杂了。

假设说我是一个beginner，我会这样写：

class Student {
private int number;
public int getNumber() {
return number;
}
public void setNumber(int number) {
this.number = number;
}
}
public class Test {
public static void main(String args[]) {
Student stu1 = new Student();
stu1.setNumber(12345);
Student stu2 = stu1;
System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());
}
}

class Student { private int number; public int getNumber() { return number; } public void setNumber(int number) { this.number = number; } }public class Test { public static void main(String args[]) { Student stu1 = new Student(); stu1.setNumber(12345); Student stu2 = stu1; System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber()); System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber()); }}

打印结果：

学生1:12345
学生2:12345

学生1:12345学生2:12345

这里我们自定义了一个学生类，该类只有一个number字段。

我们新建了一个学生实例，然后将该值赋值给stu2实例。(Student stu2 = stu1;)

再看看打印结果，作为一个新手，拍了拍胸腹，对象复制不过如此，

难道真的是这样吗？

我们试着改变stu2实例的number字段，再打印结果看看：

stu2.setNumber(54321);
System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());

stu2.setNumber(54321); System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber()); System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());

打印结果:

学生1:54321
学生2:54321

学生1:54321学生2:54321

这就怪了，为什么改变学生2的学号，学生1的学号也发生了变化呢？

原因出在(stu2 = stu1) 这一句。该语句的作用是将stu1的引用赋值给stu2，

这样，stu1和stu2指向内存堆中同一个对象。如图：

那么，怎样才能达到复制一个对象呢？

是否记得万类之王Object。它有11个方法，有两个protected的方法，其中一个为clone方法。

该方法的签名是：

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

因为每个类直接或间接的父类都是Object，因此它们都含有clone()方法，但是因为该方法是protected，所以都不能在类外进行访问。

要想对一个对象进行复制，就需要对clone方法覆盖。

一般步骤是（浅复制）：

1. 被复制的类需要实现Clonenable接口（不实现的话在调用clone方法会抛出CloneNotSupportedException异常) 该接口为标记接口(不含任何方法)

2. 覆盖clone()方法，访问修饰符设为public。方法中调用super.clone()方法得到需要的复制对象，（native为本地方法)

下面对上面那个方法进行改造：

class Student implements Cloneable{
private int number;
public int getNumber() {
return number;
}
public void setNumber(int number) {
this.number = number;
}
@Override
public Object clone() {
Student stu = null;
try{
stu = (Student)super.clone();
}catch(CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return stu;
}
}
public class Test {
public static void main(String args[]) {
Student stu1 = new Student();
stu1.setNumber(12345);
Student stu2 = (Student)stu1.clone();
System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());
stu2.setNumber(54321);
System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());
}
}

class Student implements Cloneable{ private int number; public int getNumber() { return number; } public void setNumber(int number) { this.number = number; } @Override public Object clone() { Student stu = null; try{ stu = (Student)super.clone(); }catch(CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); } return stu; }}public class Test { public static void main(String args[]) { Student stu1 = new Student(); stu1.setNumber(12345); Student stu2 = (Student)stu1.clone(); System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber()); System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber()); stu2.setNumber(54321); System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber()); System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber()); }}

打印结果：

学生1:12345
学生2:12345
学生1:12345
学生2:54321

学生1:12345学生2:12345学生1:12345学生2:54321

如果你还不相信这两个对象不是同一个对象，那么你可以看看这一句：

System.out.println(stu1 == stu2); // false

System.out.println(stu1 == stu2); // false

上面的复制被称为浅复制(Shallow Copy)，还有一种稍微复杂的深度复制(deep copy)：

我们在学生类里再加一个Address类。

class Address {
private String add;
public String getAdd() {
return add;
}
public void setAdd(String add) {
this.add = add;
}
}
class Student implements Cloneable{
private int number;
private Address addr;
public Address getAddr() {
return addr;
}
public void setAddr(Address addr) {
this.addr = addr;
}
public int getNumber() {
return number;
}
public void setNumber(int number) {
this.number = number;
}
@Override
public Object clone() {
Student stu = null;
try{
stu = (Student)super.clone();
}catch(CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return stu;
}
}
public class Test {
public static void main(String args[]) {
Address addr = new Address();
addr.setAdd("杭州市");
Student stu1 = new Student();
stu1.setNumber(123);
stu1.setAddr(addr);
Student stu2 = (Student)stu1.clone();
System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());
}
}

class Address { private String add; public String getAdd() { return add; } public void setAdd(String add) { this.add = add; } }class Student implements Cloneable{ private int number; private Address addr; public Address getAddr() { return addr; } public void setAddr(Address addr) { this.addr = addr; } public int getNumber() { return number; } public void setNumber(int number) { this.number = number; } @Override public Object clone() { Student stu = null; try{ stu = (Student)super.clone(); }catch(CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); } return stu; }}public class Test { public static void main(String args[]) { Address addr = new Address(); addr.setAdd("杭州市"); Student stu1 = new Student(); stu1.setNumber(123); stu1.setAddr(addr); Student stu2 = (Student)stu1.clone(); System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd()); System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd()); }}

打印结果：

学生1:123,地址:杭州市
学生2:123,地址:杭州市

学生1:123,地址:杭州市学生2:123,地址:杭州市

乍一看没什么问题，真的是这样吗？

我们在main方法中试着改变addr实例的地址。

addr.setAdd("西湖区");
System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());

addr.setAdd("西湖区"); System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd()); System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());

打印结果：

学生1:123,地址:杭州市
学生2:123,地址:杭州市
学生1:123,地址:西湖区
学生2:123,地址:西湖区

学生1:123,地址:杭州市学生2:123,地址:杭州市学生1:123,地址:西湖区学生2:123,地址:西湖区

这就奇怪了，怎么两个学生的地址都改变了？

原因是浅复制只是复制了addr变量的引用，并没有真正的开辟另一块空间，将值复制后再将引用返回给新对象。

所以，为了达到真正的复制对象，而不是纯粹引用复制。我们需要将Address类可复制化，并且修改clone方法，完整代码如下：

package abc;
class Address implements Cloneable {
private String add;
public String getAdd() {
return add;
}
public void setAdd(String add) {
this.add = add;
}
@Override
public Object clone() {
Address addr = null;
try{
addr = (Address)super.clone();
}catch(CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return addr;
}
}
class Student implements Cloneable{
private int number;
private Address addr;
public Address getAddr() {
return addr;
}
public void setAddr(Address addr) {
this.addr = addr;
}
public int getNumber() {
return number;
}
public void setNumber(int number) {
this.number = number;
}
@Override
public Object clone() {
Student stu = null;
try{
stu = (Student)super.clone(); //浅复制
}catch(CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
stu.addr = (Address)addr.clone(); //深度复制
return stu;
}
}
public class Test {
public static void main(String args[]) {
Address addr = new Address();
addr.setAdd("杭州市");
Student stu1 = new Student();
stu1.setNumber(123);
stu1.setAddr(addr);
Student stu2 = (Student)stu1.clone();
System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());
addr.setAdd("西湖区");
System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());
}
}

package abc;class Address implements Cloneable { private String add; public String getAdd() { return add; } public void setAdd(String add) { this.add = add; } @Override public Object clone() { Address addr = null; try{ addr = (Address)super.clone(); }catch(CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); } return addr; }}class Student implements Cloneable{ private int number; private Address addr; public Address getAddr() { return addr; } public void setAddr(Address addr) { this.addr = addr; } public int getNumber() { return number; } public void setNumber(int number) { this.number = number; } @Override public Object clone() { Student stu = null; try{ stu = (Student)super.clone(); //浅复制 }catch(CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); } stu.addr = (Address)addr.clone(); //深度复制 return stu; }}public class Test { public static void main(String args[]) { Address addr = new Address(); addr.setAdd("杭州市"); Student stu1 = new Student(); stu1.setNumber(123); stu1.setAddr(addr); Student stu2 = (Student)stu1.clone(); System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd()); System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd()); addr.setAdd("西湖区"); System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd()); System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd()); }}

打印结果：

学生1:123,地址:杭州市
学生2:123,地址:杭州市
学生1:123,地址:西湖区
学生2:123,地址:杭州市

学生1:123,地址:杭州市学生2:123,地址:杭州市学生1:123,地址:西湖区学生2:123,地址:杭州市

这样结果就符合我们的想法了。

总结：浅拷贝是指在拷贝对象时，对于基本数据类型的变量会重新复制一份，而对于引用类型的变量只是对引用进行拷贝，

没有对引用指向的对象进行拷贝。

而深拷贝是指在拷贝对象时，同时会对引用指向的对象进行拷贝。

区别就在于是否对对象中的引用变量所指向的对象进行拷贝。

最后我们可以看看API里其中一个实现了clone方法的类：

java.util.Date:

/**
* Return a copy of this object.
*/
public Object clone() {
Date d = null;
try {
d = (Date)super.clone();
if (cdate != null) {
d.cdate = (BaseCalendar.Date) cdate.clone();
}
} catch (CloneNotSupportedException e) {} // Won't happen
return d;
}

/** * Return a copy of this object. */ public Object clone() { Date d = null; try { d = (Date)super.clone(); if (cdate != null) { d.cdate = (BaseCalendar.Date) cdate.clone(); } } catch (CloneNotSupportedException e) {} // Won't happen return d; }

该类其实也属于深度复制。

作者: 宣传工具 时间: 2016-9-26 13:52
实例教程3

本人在设计数据库缓存层的时候，需要对数据进行深拷贝，这样用户操作的数据对象就是不共享的。

这个思路实际上和Erlang类似，就是用数据不共享解决并发问题。

1. 序列化？

原来的做法，是用序列化，我用了Json的序列化，lib-json。一个再传统不过的方法。把数据字段序列化成json保存。取出来的时候进行反序列化。

测试100条数据，100次循环，竟然TM的用了15秒。

这个是个啥概念？简直惨不忍睹。

于是网上搜，找到个Jackson，号称性能XXX的，比Google的gson高XXX。

替换之后，速度下降到3700ms。恩。有那么点意思。

但是才100次全查询，消耗了接近4秒，不可接受。

备注：

为什么不直接序列化？因为我设计表结构是变动的，使用json的key-value很容易进行表结构的扩展伸缩。

gson这货，竟然一步到位把json字符串转化成了对象。我只能说，太over-architecture了。过分的api设计了。

jackson使用了JsonNode，本质还是键值对，这种恰到好处的设计，非常方便。

结论：

如果要使用json， json-lib就是一坨屎，简直就是实验室作品。。。用jackson吧。

2. Cloneable接口？

我一向有个观点，Java提供的原生API性能一定比自己无论怎么搞也高效。

很可惜，Cloneable接口第一，没有public object clone。不知道他搞什么飞机。继承接口还不是public的。要自己调用object.clone. 第二，是浅拷贝，如果有对象数组，还是指针引用。

Usr_Equipment implements CLoneable

{

　　@Override

　　public Object clone() { super.clone();}
}

可惜了，真心不知道这个Cloneable设计出来是干什么的。

于是自己设计一个ICloneable extends Cloneable接口，把clone暴露出来。

3. 浅拷贝变成深拷贝？

为了实现深拷贝，必然需要使用递归对整个对象的属性遍历。整个魔法的核心，就是BeanCopier。性能比BeanMap更强大！我先放出代码：

package com.xtar.common.structure;

import java.lang.reflect.Array;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.ConcurrentMap;

import net.sf.cglib.beans.BeanCopier;
import net.sf.cglib.core.Converter;

import com.xtar.common.interfaces.ICloneable;
import com.xtar.common.tool.ParserHelper;

public class CloneableBase implements ICloneable
{
private static ConcurrentMap<Class<?>, BeanCopier> beanCopiers = new ConcurrentHashMap<Class<?>, BeanCopier>();

@Override
public Object clone()
{
      try
      {
         Object clone = this.getClass().newInstance();

         BeanCopier copier = _createCopier(this.getClass());

         copier.copy(this, clone, new Converter()
         {
            @Override
            public Object convert(Object pojo, Class fieldType, Object fieldName)
            {
                  return _clone(pojo);
            }
         });

         return clone;
      }
      catch (Exception e)
      {
         throw new RuntimeException(e);
      }
}

private static Object _clone(Object bean)
{
      if (bean == null)
      {
         return null;
      }
      else if (bean instanceof ICloneable)
      {
         return ((ICloneable) bean).clone();
      }
      else
      {

                  if (bean.getClass().isArray() && !bean.getClass().getComponentType().equals(byte.class))
                  {
                     int length = Array.getLength(bean);
                     Object clone = Array.newInstance(bean.getClass().getComponentType(), length);
                     for (int i = 0; i < length; i++)
                     {
                        Array.set(clone, i, _clone(Array.get(bean, i)));
                     }
                     return clone;
                  }
                  else
                  {
                     return bean;
                  }
         }
      }
}

private static BeanCopier _createCopier(Class<?> clz)
{
      if (beanCopiers.containsKey(clz))
         return beanCopiers.get(clz);
      beanCopiers.putIfAbsent(clz, BeanCopier.create(clz, clz, true));
      return beanCopiers.get(clz);

}
}

上面就是整个深拷贝的魔法核心。

1）使用了BeanCopier，并缓存这个对象，性能提升50%，从1s下降到600ms。

2）判断array，如果是byte[]类型，直接使用浅拷贝。这个是个特殊对象。

测试下来，比用BeanMap快2倍。相同的对象，BeanMap需要1700ms，而BeanCopier只需要500ms。

4. 结论

我自认为，这个方法已经做到极致了。（没测试二进制序列化）。只要自己的对象继承了CloneableBase，就能够实现深度拷贝。

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