【面试精讲】深克隆和浅克隆的实现方式？深克隆和浅克隆有什么区别？

【面试精讲】深克隆和浅克隆的实现方式？深克隆和浅克隆有什么区别？

目录

本文导读

一、浅克隆（Shallow Clone）

二、深克隆（Deep Clone）

1、递归使用clone()方法实现深克隆

2、使用序列化实现深克隆

3、通过第三方工具实现深克隆

三、clone() 源码分析

四、Arrays.copyOf()是浅克隆

总结

 博主v：XiaoMing_Java

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本文导读

在Java编程中，对象的克隆是创建对象副本的过程。这在需要独立修改原始对象和副本对象时非常有用。克隆分为两种类型：浅克隆（Shallow Clone）和深克隆（Deep Clone）。理解这两者的区别对于避免程序中的隐藏bug和内存泄漏至关重要。

一、浅克隆（Shallow Clone）

浅克隆创建一个新对象，其字段值与原始对象相同。对于基本数据类型的字段，浅克隆会直接复制值。但对于引用数据类型，浅克隆并不创建被引用对象的副本，而是复制引用地址。因此，如果原始对象或克隆对象中的一个修改了引用类型的字段，这一变化也会反映在另一个对象上。

实现方式：实现Cloneable接口并覆盖clone()方法。

// Person类包含了一个引用类型的字段Address。
public class Person implements Cloneable {
    private String name;
    private int age;
    private Address address; // 引用类型
 
    public Person(String name, int age, Address address) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.address = address;
    }
 
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        // 使用默认的clone()方法进行浅克隆时，Address对象不会被克隆，仅仅复制其引用。
        return super.clone();
    }
}

二、深克隆（Deep Clone）

深克隆不只是复制对象的直接字段，还包括对象内部所有层次的字段。对于引用数据类型，深克隆会递归克隆所有子对象，从而确保克隆对象与原始对象完全独立，修改一个对象的状态不会影响到另一个。

实现方式：

1、递归使用clone()方法实现深克隆

public class Address implements Cloneable {
    private String city;
 
    public Address(String city) {
        this.city = city;
    }
 
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}
 
public class Person implements Cloneable {
    private String name;
    private int age;
    private Address address;
 
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Person cloned = (Person) super.clone();
        cloned.address = (Address) address.clone(); // 深克隆
        return cloned;
    }
}

2、使用序列化实现深克隆

这种方法不需要对每个对象单独实现Cloneable接口，但要求所有对象都必须是可序列化的（即实现Serializable接口）。

import java.io.*;
 
public class DeepCopyUtil {
 
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static  T deepCopy(T object) {
        try {
            ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
            oos.writeObject(object);
            oos.flush();
 
            ByteArrayInputStream bin = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bin);
 
            return (T) ois.readObject();
        } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

3、通过第三方工具实现深克隆

使用 Apache Commons Lang 来实现深克隆

import org.apache.commons.lang3.SerializationUtils;
import java.io.Serializable;
 
/**
 * 深克隆实现方式四：通过 apache.commons.lang 实现
 */
public class FourthExample {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        // 创建对象
        Address address = new Address(110, "北京");
        People p1 = new People(1, "Java", address);
        // 调用 apache.commons.lang 克隆对象
        People p2 = (People) SerializationUtils.clone(p1);
 
        // 修改原型对象
        p1.getAddress().setCity("西安");
        // 输出 p1 和 p2 地址信息
        System.out.println("p1:" + p1.getAddress().getCity() + " p2:" + p2.getAddress().getCity());
    }
 
    static class People implements Serializable {
        private Integer id;
        private String name;
        private Address address;
    }
 
    static class Address implements Serializable {
        private Integer id;
        private String city;
    }
}

三、clone() 源码分析

//  clone() 是使用 native 修饰的本地方法，因此执行的性能会很高，并且它返回的类型为 Object，因此在调用克隆之后要把对象强转为目标类型才行。
protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

对于所有对象来说，x.clone() !=x ，应当返回 true，因为克隆对象与原对象不是同一个对象；

对于所有对象来说，x.clone().getClass() == x.getClass() ，应当返回 true，因为克隆对象与原对象的类型是一样的；

对于所有对象来说，x.clone().equals(x) ，应当返回 true，因为使用 equals 比较时，它们的值都是相同的。

四、Arrays.copyOf()是浅克隆

在修改克隆对象的第一个元素之后，原型对象的第一个元素也跟着被修改了，这说明 Arrays.copyOf() 其实是一个浅克隆。

People[] o1 = {new People(1, "Java")};
People[] o2 = Arrays.copyOf(o1, o1.length);
 
// 修改原型对象的第一个元素的值
o1[0].setName("Jdk");
 
System.out.println("o1:" + o1[0].getName());
System.out.println("o2:" + o2[0].getName());

总结

浅克隆与深克隆解决的是Java对象复制的问题，它们之间的主要区别在于是否对对象内部的引用类型进行递归复制。选择哪种克隆方式取决于你的具体需求。对于需要完全独立的对象复制，深克隆是更好的选择。然而，深克隆的实现比浅克隆更复杂，且性能开销较大。正确理解和使用这两种克隆方法，对编写健壮的Java应用程序至关重要。

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 博主v：XiaoMing_Java

  📫作者简介：嗨，大家好，我是 小明（小明Java问道之路），互联网大厂后端研发专家，2022博客之星TOP3 / 博客专家 / CSDN后端内容合伙人、InfoQ(极客时间)签约作者、阿里云签约博主、全网 6 万粉丝博主。

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