Прежде чем мы начнем изучать глубокое и поверхностное клонирование, давайте посмотрим на приведенный ниже код.
class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
// 等号赋值（ 基本类型）
int number = 6;
int number2 = number;
// 修改 number2 的值
number2 = 9;
System.out.println("number：" + number);
System.out.println("number2：" + number2);
// 等号赋值（对象）
Dog dog = new Dog();
dog.name = "旺财";
dog.age = 5;
Dog dog2 = dog;
// 修改 dog2 的值
dog2.name = "大黄";
dog2.age = 3;
System.out.println(dog.name + "，" + dog.age + "岁");
System.out.println(dog2.name + "，" + dog2.age + "岁");
}
}
Результат выполнения программы:
number：6
number2：9
大黄，3岁
大黄，3岁
Видно, что если при копировании используется знак равенства, то для значащих типов операции модификации между собой относительно независимы, а для ссылочных типов, поскольку копируется адрес памяти ссылочного объекта, одно из значений , изменится и другое значение, принцип показан на следующем рисунке:
1. Мелкий клон
Методом реализации мелкого клонирования по умолчанию является clone(), а код реализации выглядит следующим образом:
class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Dog dog = new Dog();
dog.name = "旺财";
dog.age = 5;
// 克隆
Dog dog3 = (Dog) dog.clone();
dog3.name = "小白";
dog3.age = 2;
System.out.println(dog.name + "，" + dog.age + "岁");
System.out.println(dog3.name + "，" + dog3.age + "岁");
}
}
class Dog implements Cloneable {
public String name;
public int age;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
Результат выполнения программы:
旺财，5岁
小白，2岁
Видно, что использование клона может решить проблему копирования ссылочного типа, принцип показан на следующем рисунке:
Cloneableинтерфейс и переопределитьclone()метод для клонирования этого объекта.
тем не мениеТакже есть проблема с использованием неглубоких клонов., пожалуйста, обратитесь к следующему коду.
class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
DogChild dogChild = new DogChild();
dogChild.name = "二狗";
Dog dog4 = new Dog();
dog4.name = "大黄";
dog4.dogChild = dogChild;
Dog dog5 = (Dog) dog4.clone();
dog5.name = "旺财";
dog5.dogChild.name = "狗二";
System.out.println("dog name 4："+dog4.name);
System.out.println("dog name 5："+dog5.name);
System.out.println("dog child name 4："+dog4.dogChild.name);
System.out.println("dog child name 5："+dog5.dogChild.name);
}
}
class Dog implements Cloneable {
public String name;
public DogChild dogChild;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
class DogChild {
public String name;
}
Результат выполнения программы:
dog name 4：大黄
dog name 5：旺财
dog child name 4：狗二
dog child name 5：狗二
То есть неглубокий клон будет копировать только тип значения объекта, но не ссылочный тип объекта. Причина показана на рисунке ниже:
2. Глубокое клонирование
определение: Глубокое клонирование — копирование всей информации об объекте, включая типы значений и ссылочные типы.Реализация глубокого клонированияОбычно включает следующие два.
- Сериализация реализует глубокое клонирование: сначала сериализуйте исходный объект в поток байтов памяти, а затем десериализуйте только что сохраненный объект из потока байтов. Новый объект и исходный объект не имеют общих адресов. Это обеспечивает глубокое клонирование.
- Все ссылочные типы реализуют клонирование: все ссылочные типы, для которых объект должен быть скопирован, реализуют клонирование, и все объекты являются копируемыми новыми объектами, таким образом реализуя глубокое клонирование.
Метод реализации глубокого клонирования 1: сериализация
Идея реализации: сначала записать объект для копирования в поток байтов в памяти, а затем прочитать только что сохраненную информацию из потока байтов и вернуть ее как новый объект, тогда новый объект и исходный объект не имеют никакого общего доступа по адресам естественно реализует глубокое копирование. Пожалуйста, обратитесь к следующему коду:
class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
BirdChild birdChild = new BirdChild();
birdChild.name = "小小鸟";
Bird bird = new Bird();
bird.name = "小鸟";
bird.birdChild = birdChild;
// 使用序列化克隆对象
Bird bird2 = CloneUtils.clone(bird);
bird2.name = "黄雀";
bird2.birdChild.name = "小黄雀";
System.out.println("bird name:" + bird.name);
System.out.println("bird child name:" + bird.birdChild.name);
System.out.println("bird name 2:" + bird2.name);
System.out.println("bird child name 2:" + bird2.birdChild.name);
}
}
class CloneUtils {
public static <T extends Serializable> T clone(T obj) {
T cloneObj = null;
try {
//写入字节流
ByteArrayOutputStream bo = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bo);
oos.writeObject(obj);
oos.close();
//分配内存,写入原始对象,生成新对象
ByteArrayInputStream bi = new ByteArrayInputStream(bo.toByteArray());//获取上面的输出字节流
ObjectInputStream oi = new ObjectInputStream(bi);
//返回生成的新对象
cloneObj = (T) oi.readObject();
oi.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return cloneObj;
}
}
Результат выполнения программы:
bird name:小鸟
bird child name:小小鸟
bird name 2:黄雀
bird child name 2:小黄雀
Метод реализации глубокого клонирования 2: все ссылочные типы реализуют клонирование
class SerializableTest {
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
ParrotChild parrotChild = new ParrotChild();
parrotChild.name = "小鹦鹉";
Parrot parrot = new Parrot();
parrot.name = "大鹦鹉";
parrot.parrotChild = parrotChild;
// 克隆
Parrot parrot2 = (Parrot) parrot.clone();
parrot2.name = "老鹦鹉";
parrot2.parrotChild.name = "少鹦鹉";
System.out.println("parrot name:" + parrot.name);
System.out.println("parrot child name:" + parrot.parrotChild.name);
System.out.println("parrot name 2:" + parrot2.name);
System.out.println("parrot child name 2:" + parrot2.parrotChild.name);
}
}
class Parrot implements Cloneable {
public String name;
public ParrotChild parrotChild;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Parrot bird = (Parrot) super.clone();
bird.parrotChild = (ParrotChild) parrotChild.clone();
return bird;
}
}
class ParrotChild implements Cloneable {
public String name;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
Результат выполнения программы:
parrot name:大鹦鹉
parrot child name:小鹦鹉
parrot name 2:老鹦鹉
parrot child name 2:少鹦鹉
3. Копирование вопросов, связанных с интервью
1. Каковы преимущества использования клонов?
О: Преимущества включают в себя следующее:
- Простота в использовании: если вы хотите скопировать объект, но некоторые свойства в объекте были изменены, если вы не используете клонирование, вам необходимо вручную присвоить значения свойствам, что гораздо более хлопотно, чем клонирование;
- Высокая производительность: по методу клонирования видно, что это нативный метод, а нативный метод — это нативная функция, которая реализована с использованием базового языка операционной системы, поэтому эффективность выполнения выше;
- Изоляция: клонирование гарантирует, что объекты работают изолированно друг от друга.
исходный код clone(), как показано ниже:
2. В чем разница между поверхностным клонированием и глубоким клонированием?
Ответ: Разница в основном в копировании ссылочных типов, конкретная информация следующая:
- Неглубокое клонирование: копируется только тип значения объекта, а не ссылочный тип объекта;
- Глубокое клонирование: копирует весь объект, включая типы значений и ссылочные типы.
3. Как реализовать мелкое клонирование?
Ответ: Клонированный объект реализует интерфейс Cloneable и переопределяет метод clone() для достижения поверхностного клонирования.
4. Каков результат выполнения следующего кода?
import java.util.Arrays;
class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
CloneObj cloneObj = new CloneObj();
cloneObj.name = "老王";
cloneObj.age = 30;
cloneObj.sistersAge = new int[]{18, 19};
CloneObj cloneObj2 = (CloneObj) cloneObj.clone();
cloneObj2.name = "磊哥";
cloneObj2.age = 33;
cloneObj2.sistersAge[0] = 20;
System.out.println(cloneObj.name + "|" + cloneObj2.name);
System.out.println(cloneObj.age + "|" + cloneObj2.age);
System.out.println(Arrays.toString(cloneObj.sistersAge) + "|" + Arrays.toString(cloneObj2.sistersAge));
}
}
class CloneObj implements Cloneable {
public String name;
public int age;
public int[] sistersAge;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
Ответ: Результат выполнения следующий.
老王|磊哥
30|33
[20, 19]|[20, 19]
5. Как реализовано глубокое клонирование? Есть несколько реализаций?
Ответ: Существует два общих метода реализации:
- Глубокое клонирование посредством сериализации (реализация сериализации: собственная сериализация Java, сериализация JSON, сериализация Гессе);
- Все ссылочные типы реализуют клонирование, что позволяет осуществлять глубокое клонирование.
6. Почему мы не можем использовать метод Clone объекта Object напрямую, и нам нужно переопределить метод clone(), прежде чем мы сможем клонировать?
Ответ: Хотя все классы являются подклассами Object, поскольку метод clone() в Object объявлен как защищенный уровень доступа, другие классы, не входящие в пакет java.lang, не могут использоваться напрямую. Поэтому для реализации функции клонирования необходимо реализовать Cloneable и переопределить метод clone().
7. Может ли сериализация реализовать глубокое клонирование? Каков принцип реализации?
Ответ: Сначала сериализуйте исходный объект в поток байтов памяти, а затем десериализуйте объект, только что сохраненный из потока байтов.Этот новый объект и исходный объект не имеют общего адреса, поэтому достигается глубокое клонирование.
4. Резюме
Вызов метода clone() в классе Object по умолчанию является неглубоким клонированием. Неглубокие клоны могут копировать только типы значений, а не ссылочные типы. Поэтому в большинстве случаев нам нужны глубокие клоны. Глубокие клоны обычно реализуются двумя способами: сериализацией кстати или клонировать все ссылочные типы.
Специальное примечание: эта статья взята из«Полный анализ вопросов на собеседовании по Java»