Java 浅拷贝、深拷贝，你知多少？

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这是今天我们在技术群里面讨论的一个 Java 知识点，讨论的相当激烈，由于对这一块使用的比较少，所以对这一块多少有些盲区。这篇文章总结了所讨论的内容，希望这篇文章对你有所帮助。

在 Java 开发中，对象拷贝或者说对象克隆是常有的事，对象克隆最终都离不开直接赋值、浅拷贝、深拷贝 这三种方式，其中直接赋值应该是我们最常用的一种方式吧，对于浅拷贝和深拷贝可能用的少，所以或多或少存在一些误区，这篇文章会详细的介绍这三种对象克隆方式。

前置知识

值类型：Java 的基本数据类型，例如 int、float
引用类型：自定义类和 Java 包装类（string、integer）

直接赋值

直接赋值是我们最常用的方式，在我们代码中的体现是Persona = new Person();Person b = a，是一种简单明了的方式，但是它只是拷贝了对象引用地址而已，并没有在内存中生成新的对象，我们可以通过下面这个例子来证明这一点

// person 对象
public class Person {
    // 姓名
    private String name;
    // 年龄
    private int age;
    // 邮件
    private String email;
    // 描述
    private String desc;
    ...省略get/set...
 }
 // main 方法
public class PersonApp {
   public static void main(String[] args) {
       // 初始化一个对象
       Person person = new Person("张三",20,"[e-mail]","我是张三");
       // 复制对象
       Person person1 = person;
       // 改变 person1 的属性值
       person1.setName("我不是张三了");
        System.out.println("person对象："+person);
        System.out.println("person1对象："+person1);

   }
}

运行上面代码，你会得到如下结果：

person对象：Person{name='我不是张三了', age=20, email='[e-mail]', desc='我是张三'}
person1对象：Person{name='我不是张三了', age=20, email='[e-mail]', desc='我是张三'}

我们将 person 对象复制给了 person1 对象，我们对 person1 对象的 name 属性进行了修改，并未修改 person 对象的name 属性值，但是我们最后发现 person 对象的 name 属性也发生了变化，其实不止这一个值，对于其他值也是一样的，所以这结果证明了我们上面的结论：直接赋值的方式没有生产新的对象，只是生新增了一个对象引用，直接赋值在 Java 内存中的模型大概是这样的

浅拷贝

浅拷贝也可以实现对象克隆，从这名字你或许可以知道，这种拷贝一定存在某种缺陷，是的，它就是存在一定的缺陷，先来看看浅拷贝的定义：如果原型对象的成员变量是值类型，将复制一份给克隆对象，也就是说在堆中拥有独立的空间；如果原型对象的成员变量是引用类型，则将引用对象的地址复制一份给克隆对象，也就是说原型对象和克隆对象的成员变量指向相同的内存地址。换句话说，在浅克隆中，当对象被复制时只复制它本身和其中包含的值类型的成员变量，而引用类型的成员对象并没有复制。 可能你没太理解这段话，那么我们在来看看浅拷贝的通用模型：

浅拷贝通用模型

要实现对象浅拷贝还是比较简单的，只需要被复制类需要实现 Cloneable 接口，重写 clone 方法即可，对 person 类进行改造，使其可以支持浅拷贝。

public class Person implements Cloneable {
    // 姓名
    private String name;
    // 年龄
    private int age;
    // 邮件
    private String email;
    // 描述
    private String desc;

	/*
	* 重写 clone 方法，需要将权限改成 public ，直接调用父类的 clone 方法就好了
	*/
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
    ...省略...
}

改造很简单只需要让 person 继承 Cloneable 接口，并且重写 clone 方法即可，clone 也非常简单只需要调用 object 的 clone 方法就好，唯一需要注意的地方就是 clone 方法需要用 public 来修饰，在简单的修改 main 方法

public class PersonApp {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 初始化一个对象
        Person person = new Person("张三",20,"[e-mail]","我是张三");
        // 复制对象
        Person person1 = (Person) person.clone();
        // 改变 person1 的属性值
        person1.setName("我是张三的克隆对象");
        // 修改 person age 的值
        person1.setAge(22);
        System.out.println("person对象："+person);
        System.out.println();
        System.out.println("person1对象："+person1);

    }
}

重新运行 main 方法，结果如下：

person对象：Person{name='张三', age=20, email='[e-mail]', desc='我是张三'}

person1对象：Person{name='我是张三的克隆对象', age=22, email='[e-mail]', desc='我是张三'}

看到这个结果，你是否有所质疑呢？说好的引用对象只是拷贝了地址，为啥修改了 person1 对象的 name 属性值，person 对象没有改变？这里就是一个非常重要的知识点了，，原因在于：String、Integer 等包装类都是不可变的对象，当需要修改不可变对象的值时，需要在内存中生成一个新的对象来存放新的值，然后将原来的引用指向新的地址，所以在这里我们修改了 person1 对象的 name 属性值，person1 对象的 name 字段指向了内存中新的 name 对象，但是我们并没有改变 person 对象的 name 字段的指向，所以 person 对象的 name 还是指向内存中原来的 name 地址，也就没有变化

这种引用是一种特列，因为这些引用具有不可变性，并不具备通用性，所以我们就自定义一个类，来演示浅拷贝，我们定义一个 PersonDesc 类用来存放person 对象中的 desc 字段，，然后在 person 对象中引用 PersonDesc 类，具体代码如下：

// 新增 PersonDesc
public class PersonDesc {
    // 描述
    private String desc;

}
public class Person implements Cloneable {
    // 姓名
    private String name;
    // 年龄
    private int age;
    // 邮件
    private String email;
	// 将原来的 string desc 变成了 PersonDesc 对象，这样 personDesc 就是引用类型
    private PersonDesc personDesc;

    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
		return super.clone();
    }
    public void setDesc(String desc) {
        this.personDesc.setDesc(desc);
    }
    public Person(String name, int age, String email, String desc) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.email = email;
        this.personDesc = new PersonDesc();
        this.personDesc.setDesc(desc);
    }
     ...省略...
}

修改 main 方法

public class PersonApp {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 初始化一个对象
        Person person = new Person("平头哥",20,"[e-mail]","我的公众号是：平头哥的技术博文");
        // 复制对象
        Person person1 = (Person) person.clone();
        // 改变 person1 的属性值
        person1.setName("我是平头哥的克隆对象");
        // 修改 person age 的值
        person1.setAge(22);
        person1.setDesc("我已经关注了平头哥的技术博文公众号");
        System.out.println("person对象："+person);
        System.out.println();
        System.out.println("person1对象："+person1);
    }
}

运行 main 方法，得到如下结果：

person对象：Person{name='平头哥', age=20, email='[e-mail]', desc='我已经关注了平头哥的技术博文公众号'}

person1对象：Person{name='我是平头哥的克隆对象', age=22, email='[e-mail]', desc='我已经关注了平头哥的技术博文公众号'}

我们修改 person1 的 desc 字段之后，person 的 desc 也发生了改变，这说明 person 对象和 person1 对象指向是同一个 PersonDesc 对象地址，这也符合浅拷贝引用对象只拷贝引用地址并未创建新对象的定义，到这你应该知道浅拷贝了吧。

深拷贝

深拷贝也是对象克隆的一种方式，相对于浅拷贝，深拷贝是一种完全拷贝，无论是值类型还是引用类型都会完完全全的拷贝一份，在内存中生成一个新的对象，简单点说就是拷贝对象和被拷贝对象没有任何关系，互不影响。深拷贝的通用模型如下：

深拷贝通用模型

深拷贝有两种方式，一种是跟浅拷贝一样实现 Cloneable 接口，另一种是实现 Serializable 接口，用序列化的方式来实现深拷贝，我们分别用这两种方式来实现深拷贝

实现 Cloneable 接口方式

实现  Cloneable 接口的方式跟浅拷贝相差不大，我们需要引用对象也实现 Cloneable 接口，具体代码改造如下：

public class PersonDesc implements Cloneable{

    // 描述
    private String desc;
	...省略...
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}
public class Person implements Cloneable {
    // 姓名
    private String name;
    // 年龄
    private int age;
    // 邮件
    private String email;

    private PersonDesc personDesc;

	/**
	* clone 方法不是简单的调用super的clone 就好，
	*/
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Person person = (Person)super.clone();
        // 需要将引用对象也克隆一次
        person.personDesc = (PersonDesc) personDesc.clone();
        return person;
    }
	...省略...
}

main 方法不需要任何改动，我们再次运行 main 方法，得到如下结果：

person对象：Person{name='平头哥', age=20, email='[e-mail]', desc='我的公众号是：平头哥的技术博文'}

person1对象：Person{name='我是平头哥的克隆对象', age=22, email='[e-mail]', desc='我已经关注了平头哥的技术博文公众号'}

可以看出，修改 person1 的 desc 时对 person 的 desc 已经没有影响了，说明进行了深拷贝，在内存中重新生成了一个新的对象。

实现 Serializable 接口方式

实现 Serializable 接口方式也可以实现深拷贝，而且这种方式还可以解决多层克隆的问题，多层克隆就是引用类型里面又有引用类型，层层嵌套下去，用 Cloneable 方式实现还是比较麻烦的，一不小心写错了就不能实现深拷贝了，使用 Serializable 序列化的方式就需要所有的对象对实现 Serializable 接口，我们对代码进行改造，改造成序列化的方式

public class Person implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 369285298572941L;
    // 姓名
    private String name;
    // 年龄
    private int age;
    // 邮件
    private String email;

    private PersonDesc personDesc;

    public Person clone() {
        Person person = null;
        try { // 将该对象序列化成流,因为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。所以利用这个特性可以实现对象的深拷贝
            ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baos);
            oos.writeObject(this);
            // 将流序列化成对象
            ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais);
            person = (Person) ois.readObject();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return person;
    }

    public void setDesc(String desc) {
        this.personDesc.setDesc(desc);
    }
  ...省略...
}
public class PersonDesc implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 872390113109L;
    // 描述
    private String desc;

    public String getDesc() {
        return desc;
    }

    public void setDesc(String desc) {
        this.desc = desc;
    }

}
public class PersonApp {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 初始化一个对象
        Person person = new Person("平头哥",20,"[e-mail]","我的公众号是：平头哥的技术博文");
        // 复制对象
        Person person1 = (Person) person.clone();
        // 改变 person1 的属性值
        person1.setName("我是平头哥的克隆对象");
        // 修改 person age 的值
        person1.setAge(22);
        person1.setDesc("我已经关注了平头哥的技术博文公众号");
        System.out.println("person对象："+person);
        System.out.println();
        System.out.println("person1对象："+person1);
    }
}

运行 main 方法，我们可以得到跟 Cloneable 方式一样的结果，序列化的方式也实现了深拷贝。到此关于 Java 浅拷贝和深拷贝的相关内容就介绍完了，希望你有所收获。

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