Java 的深拷贝和浅拷贝

什么是深拷贝、浅拷贝 (深克隆、浅克隆)？

在 Java 中，数据类型分为 基本数据类型 和 引用数据类型，深/浅拷贝是针对于 引用数据类型 来说的。

• 浅拷贝：对基本数据类型进行值传递，对引用数据类型进行引用传递般的拷贝称为浅拷贝。通过实现Cloneable接口并重写Object类中的clone()方法可以实现浅克隆。
  

  浅拷贝.png

• 深拷贝：对基本数据类型进行值传递，对引用数据类型，创建一个新的对象，并复制其内容称为深拷贝。
  

  深拷贝.png

如何进行深拷贝？

• 实现Cloneable接口并重写Object类及成员变量中引用类型的的clone()方法
• 实现Serializable接口，通过对象的序列化和反序列化实现克隆，可以实现真正的深度克隆

注意：基于序列化和反序列化实现的拷贝不仅仅是深度克隆，更重要的是通过泛型限定，可以检查出要克隆的对象是否支持序列化，这项检查是编译器完成的，不是在运行时抛出异常，这种是方案明显优于使用Object类的clone方法克隆对象。让问题在编译的时候暴露出来总是优于把问题留到运行时。

举个栗子

实现Cloneable接口 ： 浅克隆 vs 深克隆

• 浅克隆

@Getter
@AllArgsConstructor
public class Sub {
    private String sName;
}

@AllArgsConstructor
public class Parent implements Cloneable {
    private String pName;
    private Sub sub;

    @Override
    protected Object clone() {
        Parent parent = null;

        try {
            parent = (Parent) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return parent;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Sub sub = new Sub("sName");
        Parent parent = new Parent("pName", sub);
        Parent clone = (Parent) parent.clone();

        System.out.println("==============parent===================");
        System.out.println(parent.hashCode());
        System.out.println(parent.pName);
        System.out.println(parent.sub.hashCode());
        System.out.println(parent.sub.getSName());

        System.out.println("================clone===================");
        System.out.println(clone.hashCode());
        System.out.println(clone.pName);
        System.out.println(clone.sub.hashCode());
        System.out.println(clone.sub.getSName());

        System.out.println("=================hashcode================");
        System.out.println(parent.hashCode() == clone.hashCode());
        System.out.println(parent.sub.hashCode() == clone.sub.hashCode());
    }
}

输出：
==============parent===================
166239592
pName
991505714
sName
================clone===================
385242642
pName
991505714
sName
=================hashcode================
false
true

• 深克隆

@Getter
@AllArgsConstructor
public class Sub implements Cloneable {
    private String sName;

    @Override
    protected Sub clone() {
        Sub sub = null;
        try {
            sub = (Sub) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return sub;
    }
}

@AllArgsConstructor
public class Parent implements Cloneable {
    private String pName;
    private Sub sub;

    @Override
    protected Object clone() {
        Parent parent = null;

        try {
            parent = (Parent) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        assert parent != null;
        parent.sub = sub.clone();
        return parent;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Sub sub = new Sub("sName");
        Parent parent = new Parent("pName", sub);
        Parent clone = (Parent) parent.clone();

        System.out.println("==============parent===================");
        System.out.println(parent.hashCode());
        System.out.println(parent.pName);
        System.out.println(parent.sub.hashCode());
        System.out.println(parent.sub.getSName());

        System.out.println("================clone===================");
        System.out.println(clone.hashCode());
        System.out.println(clone.pName);
        System.out.println(clone.sub.hashCode());
        System.out.println(clone.sub.getSName());

        System.out.println("=================hashcode================");
        System.out.println(parent.hashCode() == clone.hashCode());
        System.out.println(parent.sub.hashCode() == clone.sub.hashCode());
    }
}


输出：
==============parent===================
166239592
pName
991505714
sName
================clone===================
385242642
pName
824009085
sName
=================hashcode================
false
false

实现Serializable接口，深克隆

public class CloneUtils {
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <T extends Serializable> T clone(T obj){
        T cloneObj = null;
        try {
            //写入字节流
            ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream obs = new ObjectOutputStream(out);
            obs.writeObject(obj);
            obs.close();

            //分配内存，写入原始对象，生成新对象
            ByteArrayInputStream ios = new ByteArrayInputStream(out.toByteArray());
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(ios);

            //返回生成的新对象
            cloneObj = (T) ois.readObject();
            ois.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return cloneObj;
    }
}

@Getter
@AllArgsConstructor
public class Sub implements Serializable {
    private String sName;
}

@AllArgsConstructor
public class Parent implements Serializable {
    private String pName;
    private Sub sub;

    public static void main(String[] args) {
        Sub sub = new Sub("sName");
        Parent parent = new Parent("pName", sub);
        Parent clone = CloneUtils.clone(parent);

        System.out.println("==============parent===================");
        System.out.println(parent.hashCode());
        System.out.println(parent.pName);
        System.out.println(parent.sub.hashCode());
        System.out.println(parent.sub.getSName());

        System.out.println("================clone===================");
        System.out.println(clone.hashCode());
        System.out.println(clone.pName);
        System.out.println(clone.sub.hashCode());
        System.out.println(clone.sub.getSName());

        System.out.println("=================hashcode================");
        System.out.println(parent.hashCode() == clone.hashCode());
        System.out.println(parent.sub.hashCode() == clone.sub.hashCode());
    }
}

输出：

==============parent===================
708049632
pName
716083600
sName
================clone===================
1791930789
pName
762152757
sName
=================hashcode================
false
false

扩展

• 标识接口 ： Java语言提供的Cloneable接口和Serializable接口的代码非常简单，它们都是空接口，这种空接口也称为标识接口，标识接口中没有任何方法的定义，其作用是告诉JRE这些接口的实现类是否具有某个功能，如是否支持克隆、是否支持序列化等。

参考

• Java提高篇——对象克隆（复制）
• 十分钟搞懂Lombok使用与原理