一个工作三年的同事，居然还搞不清深拷贝、浅拷贝...
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对象拷贝在我们日常写代码的时候基本上是刚性需求，经常遇到，只不过很多人天天忙于写业务，忽视了一些细节问题和理解，有时候这方面一旦出了问题，就不太容易排查了。
所以本篇好好梳理一下。
注：本文已收录于Github开源项目：github.com/hansonwang99/JavaCollection
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值类型 vs 引用类型
这两个概念的准确区分，对于深、浅拷贝问题的理解非常重要。
正如Java圣经《Java编程思想》第二章的标题所言，在Java中一切都可以视为对象！
所以来到Java的世界，我们要习惯用引用去操作对象。在Java中，像数组、类Class、枚举Enum、Integer包装类等等，就是典型的引用类型，所以操作时一般来说采用的也是引用传递的方式；
但是Java的语言级基础数据类型，诸如int这些基本类型，操作时一般采取的则是值传递的方式，所以有时候也称它为值类型。
为了便于下文的讲述和举例，我们这里先定义两个类：Student和Major，分别表示「学生」以及「所学的专业」，二者是包含关系：
// 学生的所学专业
public class Major {
private String majorName; // 专业名称
private long majorId; // 专业代号
// ... 其他省略 ...
}
// 学生
public class Student {
private String name; // 姓名
private int age; // 年龄
private Major major; // 所学专业
// ... 其他省略 ...
}
赋值 vs 浅拷贝 vs 深拷贝
对象赋值
赋值是日常编程过程中最常见的操作，最简单的比如：
Student codeSheep = new Student();
Student codePig = codeSheep;
严格来说，这种不能算是对象拷贝，因为拷贝的仅仅只是引用关系，并没有生成新的实际对象：
浅拷贝
浅拷贝属于对象克隆方式的一种，重要的特性体现在这个 「浅」 字上。
比如我们试图通过studen1实例，拷贝得到student2，如果是浅拷贝这种方式，大致模型可以示意成如下所示的样子：
很明显，值类型的字段会复制一份，而引用类型的字段拷贝的仅仅是引用地址，而该引用地址指向的实际对象空间其实只有一份。
一图胜前言，我想上面这个图已经表现得很清楚了。
深拷贝
深拷贝相较于上面所示的浅拷贝，除了值类型字段会复制一份，引用类型字段所指向的对象，会在内存中也创建一个副本，就像这个样子：
原理很清楚明了，下面来看看具体的代码实现吧。
浅拷贝代码实现
还以上文的例子来讲，我想通过student1拷贝得到student2，浅拷贝的典型实现方式是：让被复制对象的类实现Cloneable接口，并重写clone()方法即可。
以上面的Student类拷贝为例：
public class Student implements Cloneable {
private String name; // 姓名
private int age; // 年龄
private Major major; // 所学专业
@Override
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
// ... 其他省略 ...
}
然后我们写个测试代码，一试便知：
public class Test {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Major m = new Major("计算机科学与技术",666666);
Student student1 = new Student( "CodeSheep", 18, m );
// 由 student1 拷贝得到 student2
Student student2 = (Student) student1.clone();
System.out.println( student1 == student2 );
System.out.println( student1 );
System.out.println( student2 );
System.out.println( "\n" );
// 修改student1的值类型字段
student1.setAge( 35 );
// 修改student1的引用类型字段
m.setMajorName( "电子信息工程" );
m.setMajorId( 888888 );
System.out.println( student1 );
System.out.println( student2 );
}
}
运行得到如下结果：
从结果可以看出：
student1==student2打印false，说明clone()方法的确克隆出了一个新对象；修改值类型字段并不影响克隆出来的新对象，符合预期； 而修改了 student1内部的引用对象，克隆对象student2也受到了波及，说明内部还是关联在一起的
深拷贝代码实现
深度遍历式拷贝
虽然clone()方法可以完成对象的拷贝工作，但是注意：clone()方法默认是浅拷贝行为，就像上面的例子一样。若想实现深拷贝需覆写 clone()方法实现引用对象的深度遍历式拷贝，进行地毯式搜索。
所以对于上面的例子，如果想实现深拷贝，首先需要对更深一层次的引用类Major做改造，让其也实现Cloneable接口并重写clone()方法：
public class Major implements Cloneable {
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
// ... 其他省略 ...
}
其次我们还需要在顶层的调用类中重写clone方法，来调用引用类型字段的clone()方法实现深度拷贝，对应到本文那就是Student类：
public class Student implements Cloneable {
@Override
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Student student = (Student) super.clone();
student.major = (Major) major.clone(); // 重要！！！
return student;
}
// ... 其他省略 ...
}
这时候上面的测试用例不变，运行可得结果：
很明显，这时候student1和student2两个对象就完全独立了，不受互相的干扰。
利用反序列化实现深拷贝
利用反序列化技术，我们也可以从一个对象深拷贝出另一个复制对象，而且这货在解决多层套娃式的深拷贝问题时效果出奇的好。
所以我们这里改造一下Student类，让其clone()方法通过序列化和反序列化的方式来生成一个原对象的深拷贝副本：
public class Student implements Serializable {
private String name; // 姓名
private int age; // 年龄
private Major major; // 所学专业
public Student clone() {
try {
// 将对象本身序列化到字节流
ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream objectOutputStream =
new ObjectOutputStream( byteArrayOutputStream );
objectOutputStream.writeObject( this );
// 再将字节流通过反序列化方式得到对象副本
ObjectInputStream objectInputStream =
new ObjectInputStream( new ByteArrayInputStream( byteArrayOutputStream.toByteArray() ) );
return (Student) objectInputStream.readObject();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
// ... 其他省略 ...
}
当然这种情况下要求被引用的子类（比如这里的Major类）也必须是可以序列化的，即实现了Serializable接口：
public class Major implements Serializable {
// ... 其他省略 ...
}
这时候测试用例完全不变，直接运行，也可以得到如下结果：
很明显，这时候student1和student2两个对象也是完全独立的，不受互相的干扰，深拷贝完成。
后 记
好了，关于「深拷贝」和「浅拷贝」这个问题这次就聊到这里吧。本以为这篇会很快写完，结果又扯出了这么多东西，不过这样一梳理、一串联，感觉还是清晰了不少。
就这样吧，下篇见。
注：本文已收录于Github开源项目：github.com/hansonwang99/JavaCollection
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