java 浅克隆与深克隆

      Java的对象都是引用，当将一个对象赋值给另外一个对象的时候， 也就是说指针（当然，java没有指针的概念）同指向同一块内存地址。

      这个时如果对一个对象进行修改，也必然会修改另外一个对象的值，这明显不是我们想要的.
 
     解决这个问题，可以引入克隆技术，我们可以克隆一个对象出来，使得对克隆出来的对象修改不会改变原始对象的值。
  
  克隆分为：浅克隆和深克隆。
  
  浅克隆是指：浅克隆只是克隆当前的对象,不克隆该对象所应用的对象
  
  深克隆是指：深克隆不但克隆当前的对象,而且还克隆该对象所引用的对象
  
  Object 类本身不实现接口 Cloneable，所以在类为 Object 的对象上调用 clone 方法将会导致在运行时抛出异常。
  
  Object 类的 clone 方法执行特定的克隆操作。首先，如果此对象的类不能实现接口 Cloneable，则会抛出
  CloneNotSupportedException。 注意：所有的数组都被视为实现接口 Cloneable。
 否则，此方法会创建此对象的类的一个新实例，并像通过分配那样， 严格使用此对象相应字段的内容初始化该对象的所有字段； 这些字段的内容没有被自我克隆。
  

  所以，此方法执行的是该对象的“浅表复制”，而不“深层复制”操作。

我们知道，Java是纯面向对象的程序设计语言。
Java里，所有的类的顶级父类都是java.lang.Object类，
也就是说，如果一个类没有显示 申明继承关系，它的父类默认就是java.lang.Object。 
                                                                                    
   有一个很简单的方法可以证明这一点，我们写一个Test类，如下： 
public class Test { 
    public void someMethod() { 
        super.clone(); 
    } 
} 
里面调用了super.clone()，编译时并不报错。其实clone()方法为java.lang.Object类提供的一个 protected型方法。 

对象克隆 


本文通过介绍java.lang.Object#clone()方法来说明Java语言的对象克隆特性。 
java.lang.Object#clone()方法由java.lang.Object加以实现，主要对对象本身加以克隆。

首先我们看看下面的例子： 

public class TestClone {     public static void main(String[] args) {         MyClone myClone1 = new MyClone("clone1");                 MyClone myClone2 = (MyClone)myClone1.clone();                 if (myClone2 != null) {             System.out.println(myClone2.getName());             System.out.println("myClone2 equals myClone1: " + myClone2.equals(myClone1));         } else {             System.out.println("Clone Not Supported");         }     } } class MyClone {     private String name;     public MyClone(String name) {         this.name = name;     }         public String getName() {         return name;     }     public void setName(String name) {         this.name = name;     }         public Object clone() {         try {             return super.clone();         } catch (CloneNotSupportedException e) {             return null;         }     } 

编译执行TestClone，打印出： 


C:\clone>javac *.java 
C:\clone>java TestClone 
Clone Not Supported 
C:\clone> 


说明MyClone#clone()方法调用super.clone()时抛出了CloneNotSupportedException异常，不 支持克隆。 


为什么父类java.lang.Object里提供了clone()方法，却不能调用呢？ 


原来，Java语言虽然提供了这个方法，但考虑到安全问题， 

一方面将clone()访问级别设置为protected型，以限制外部类访问； 
另一方面，强制需要提供clone功能的子类实现java.lang.Cloneable接口，
在运行期，JVM会检查调用clone()方法的 类，如果该类未实现java.lang.Cloneable接口，则抛出CloneNotSupportedException异常。 

java.lang.Cloneable接口是一个空的接口，没有申明任何属性与方法。该接口只是告诉JVM，该接口的实现类需要开放“克隆”功 能。 

我们再将MyClone类稍作改变，让其实现Cloneable接口： 
class MyClone implements Cloneable { 
    ...//其余不做改变 
} 

编译执行TestClone，打印出： 
C:\clone>javac *.java 
C:\clone>java TestClone 
clone1 
myClone2 equals myClone1 :    false 
C:\clone> 

根据结果，我们可以发现： 
1，myClone1.clone()克隆了跟myClone1具有相同属性值的对象 
2，但克隆出的对象myClone2跟myClone1不是同一个对象（具有不同的内存空间） 

小结： 

如果要让一个类A提供克隆功能，该类必须实现java.lang.Cloneable接口，并重载 java.lang.Object#clone()方法。

public class A extends Cloneable {     public Object clone() {         try {             return super.clone();         } catch (CloneNotSupportedException e) {             //throw (new InternalError(e.getMessage()));             return null;         }     } } 

对象的深层次克隆 
  上例说明了怎么样克隆一个具有简单属性（String，int，boolean等）的对象。 
但如果一个对象的属性类型是List，Map，或者用户自定义的其他类时，克隆行为是通过怎样的方式进行的？ 
很多时候，我们希望即使修改了克隆后的对象的属性值，也不会影响到原对象，这种克隆我们称之为对象的深层次克隆。


怎么样实现对象的深层次克隆呢？ 

验证对象的克隆方式 
为了验证对象的克隆方式，我们对上面的例子加以改进，如下

 

import java.util.ArrayList;import java.util.List;public class TestClone {public static void main(String[] args) {// 为克隆对象设置值MyClone myClone1 = new MyClone("clone1");myClone1.setBoolValue(true);myClone1.setIntValue(100);// 设置List值List<Element> listValue = new ArrayList<Element>();listValue.add(new Element("ListElement1"));listValue.add(new Element("ListElement2"));listValue.add(new Element("ListElement3"));myClone1.setListValue(listValue);// 设置Element值Element element1 = new Element("element1");myClone1.setElement(element1);// 克隆MyClone myClone2 = (MyClone) myClone1.clone();if (myClone2 != null) {// 简单属性System.out.println("myClone2.name=" + myClone2.getName()+ " myClone2.boolValue=" + myClone2.isBoolValue()+ " myClone2.intValue=" + myClone2.getIntValue());// 复合属性（List<Element>与Element）List clonedList = myClone2.getListValue();Element element2 = myClone2.getElement();System.out.println("myClone2.listValue.size():" + clonedList.size());System.out.println("myClone2.element.equals(myClone1.element):"+ element2.equals(element1));// 打印结果 ： element1.System.out.println("myClone2.element.name:" + element2.getName());/* *  * 下面我们测试一下myClone2.element是否等于myClone1.element * 以及myClone2.listValue是否等于myClone1.listValue *  * 为此，我们修改myClone2.element与myClone2.listValue， * 如果myClone1的相应值也跟着被修改了，则它们引用 的是同一个内存空间的变量，我们认为它们相等 . */clonedList.add("ListElement4");// 打印结果 ： 4.System.out.println("myClone1.listValue.size():" + listValue.size());element2.setName("Element2");// 打印结果为：  Element2.System.out.println("myClone1.element.name:" + element1.getName());} else {System.out.println("Clone Not Supported");}}}class MyClone implements Cloneable {private int intValue;private boolean boolValue;private String name;private List<Element> listValue;private Element element;public MyClone(String name) {this.name = name;}public int getIntValue() {return intValue;}public void setIntValue(int intValue) {this.intValue = intValue;}public boolean isBoolValue() {return boolValue;}public void setBoolValue(boolean boolValue) {this.boolValue = boolValue;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public List<Element> getListValue() {return listValue;}public void setListValue(List<Element> listValue) {this.listValue = listValue;}public Element getElement() {return element;}public void setElement(Element element) {this.element = element;}/***** *  * 手动在重载的clone()方法里，对属性也分别采用克隆操作。 *  * 当然条件是，属性类也得支持克隆操作  *   */public Object clone() {        try {            return super.clone();         } catch (CloneNotSupportedException e) {            //throw (new InternalError(e.getMessage()));            return null;         }     }}class Element implements Cloneable {private String name;public Element(String name) {this.name = name;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}/*****    手动在重载的clone()方法里，对属性也分别采用克隆操作。        当然条件是，属性类也得支持克隆操作     */public Element clone() {try {return (Element) super.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {return null;}}}

运行结果：

myClone2.name=clone1 myClone2.boolValue=true myClone2.intValue=100
myClone2.listValue.size():3
myClone2.element.equals(myClone1.element):true
myClone2.element.name:element1
myClone1.listValue.size():4
myClone1.element.name:Element2

我们发现，对于对象里的List，Element等复合属性，super.clone()只是简单地赋值，没有采取克隆手段。


也就是说，修改被克 隆后的对象值，会影响到原对象。 


怎么进行深层次的克隆呢？ 
答案是，我们只能手动在重载的clone()方法里，对属性也分别采用克隆操作。当然条件是，属性类也得支持克隆操作 

class MyClone implements Cloneable {      ...     public Object clone() {         try {              MyClone  myClone = (MyClone)super.clone();             //分别对属性加以克隆操作              myClone.element = this.element.clone();                          myClone.listValue = new ArrayList();             for (Element ele:this.listValue) {                  myClone.listValue.add(ele.clone());              }                                     return myClone;          } catch (CloneNotSupportedException e) {             return null;          }      }      ... } //让Element类也支持克隆操作 class Element implements Cloneable   {      ...     public Element clone() {         try {             return (Element)super.clone();          } catch (CloneNotSupportedException e) {             return null;          }      } } 

深层次的克隆操作往往存在效率问题，尤其是需要让List，Map等集合类也支持深层次的克隆操作时。 


总结： 
本文结合范例，比较深入地介绍了Java语言的克隆属性，以及克隆的实现方法等。
同时分析了深层次克隆的概念，实现，以及存在的问题等。 但是有没有更好的方法呢？当然，是有的，串行化来实现。

如果实现深克隆？

一个方法自然是重写clone方法，添加如order.items=(LineItems)items.clone()的语句，也就是人为地添加对引用对象的复制。这个方法的缺点是如果引用对象有很多，或者说引用套引用很多重，那么太麻烦了。业界常用的方法是使用串行化然后反串行化的方法来实现深克隆。由于串行化后，对象写到流中，所有引用的对象都包含进来了，所以反串行化后，对等于生成了一个完全克隆的对象。绝！

 

可借鉴：http://blog.csdn.net/accp_fangjian/article/details/2423252

这个方法的要求是对象（包括被引用对象）必须事先了Serializable接口，否则就要用transient关键字将其排除在复制过程中。

再举一个例子：

package com.itm.clone;class CloneStudent implements Cloneable {String name;int age;CloneStudent(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public Object clone() {Object o = null;try {// Object 中的clone()识别出你要复制的是哪一个对象。o = (CloneStudent) super.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {System.out.println(e.toString());}return o;}public static void main(String[] args) {CloneStudent s1 = new CloneStudent("zhangsan", 18);CloneStudent s2 = (CloneStudent) s1.clone();s2.name = "lisi";s2.age = 20;// 修改学生2后，不影响学生1的值。System.out.println("name=" + s1.name + "," + "age=" + s1.age);}}

package com.itm.clone;// 若 Professor 不实现 Clonebale以及  重写 clone()方法，则是 浅克隆。。。//  // 学生1的教授成为lisi,age为30。class Professor implements Cloneable{String name;int age;Professor(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public Object clone() {        try {            return super.clone();         } catch (CloneNotSupportedException e) {            //throw (new InternalError(e.getMessage()));            return null;         }     }}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());}// 去掉下面一行：学生1的教授成为lisi,age为30。o.p = (Professor) p.clone();return o;}}public class TwoTestClone{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;// 学生1的教授 name=wangwu,age=50System.out.println("name=" + s1.p.name + "," + "age=" + s1.p.age);}}