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Java的深拷贝与浅拷贝详解

程序员青叶 175

前言:

今天大家对“java浅拷贝的三种实现方式”都比较关心,兄弟们都需要剖析一些“java浅拷贝的三种实现方式”的相关知识。那么小编同时在网上网罗了一些有关“java浅拷贝的三种实现方式””的相关文章,希望大家能喜欢,小伙伴们快快来学习一下吧!

前言

拷贝,顾名思义,就是复制一个一模一样的东西。

那么放到对象上,也就是复制一个一模一样的对象了。

Java中的数据类型分为基本数据类型引用数据类型。对于这两种数据类型,在进行赋值操作、用作方法参数或返回值时,会有值传递和引用(地址)传递的差别

了解深拷贝和浅拷贝的原理,对于Java中的所谓值传递或者引用传递将会有更深的理解

注意

下文中的很多代码意义的解释,我都放到代码注释里了,方便大家对照浏览,请仔细阅读代码。

浅拷贝(Shallow Copy)

一、简介

浅拷贝是按位拷贝对象,它会创建一个新对象,这个对象有着原始对象属性值的一份精确拷贝。如果属性是基本类型,拷贝的就是基本类型的值;如果属性是内存地址(引用类型),拷贝的就是内存地址 ,因此如果其中一个对象改变了这个地址,就会影响到另一个对象。即默认拷贝构造函数只是对对象进行浅拷贝复制(逐个成员依次拷贝),即只复制对象空间而不复制对象资源。

二、特点

1、 对于基本数据类型的成员对象,因为基础数据类型是值传递的,所以是直接将属性值赋值给新的对象。

基础类型的拷贝,其中一个对象修改该值,不会影响另外一个。

2、对于引用类型,比如数组或者类对象,因为引用类型是引用传递,所以浅拷贝只是把内存地址赋值给了成员变量,它们指向了同一内存空间。改变其中一个,会对另外一个也产生影响。

结构图如下:

上图中可以看出,基本数据类型的成员变量,对其值创建了新的拷贝;而引用数据类型的成员变量的实例仍然是只有一份,两个对象的该成员变量都指向同一个实例。

三、代码实现

核心步骤:

1、实现 Cloneable 接口

2、重写 clone() 方法

/** * @author 头条:技术好奇心 * 学科类 */class Subject{    // 学科名称    private String name;    // 构造方法    public Subject(String name) {        this.name = name;    }    // 获取学科名称    public String getName() {        return name;    }    // 设置学科名称    public void setName(String name) {        this.name = name;    }    // 重写toString()方法    @Override    public String toString() {        return "[科目: " + this.hashCode() + ",名称:" + name + "]";    }}/** * @author 头条:技术好奇心 * 学生类 */class Student implements Cloneable {    // 科目对象(引用类型)    private Subject subject;    // 学生名称    private String name;    // 学生年龄    private int age;    // 获取学生科目对象    public Subject getSubject() {        return subject;    }    // 设置学生科目    public void setSubject(Subject subject) {        this.subject = subject;    }    // 获取学生姓名    public String getName() {        return name;    }    // 设置学生姓名    public void setName(String name) {        this.name = name;    }    // 获取学生年龄    public int getAge() {        return age;    }    // 设置学生年龄    public void setAge(int age) {        this.age = age;    }    // 重写clone()方法    @Override    public Object clone() {        //浅拷贝        try {            // 直接调用父类的clone()方法            return super.clone();        } catch (CloneNotSupportedException e) {            return null;        }    }    @Override    public String toString() {        return "[学生: " + this.hashCode() + ",科目:" + subject + ",姓名:" + name + ",年龄:" + age + "]";    }}/** * @author 头条:技术好奇心 * 浅拷贝实现类 */public class ShallowCopy{    public static void main(String[] args)    {        // 创建语文对象        Subject subjectA = new Subject("语文");        // 创建学生对象A        Student studentA = new Student();        // 给学生A设置语文科目        studentA.setSubject(subjectA);        // 给学生A取名张三        studentA.setName("张三");        // 给学生A设定年龄为20岁        studentA.setAge(20);        // 通过clone()方法直接以克隆学生对象A的方式创建学生对象B        Student studentB = (Student) studentA.clone();        // 给学生B取名李四        studentB.setName("李四");        // 给学生B设定年龄为18岁        studentB.setAge(18);        // 尝试在未具体设置学生B科目的情况下,直接获取其科目对象        Subject subjectB = studentB.getSubject();        // 重新给科目B对象设置科目名称        subjectB.setName("数学");        // ------------ 来看看现在学生A和学生B两个对象中的具体值 ------------------        System.out.println("studentA:" + studentA.toString());        System.out.println("studentB:" + studentB.toString());    }}

运行结果:

studentA:[学生: 460141958,科目:[科目: 1163157884,名称:数学],姓名:张三,年龄:20]studentB:[学生: 1956725890,科目:[科目: 1163157884,名称:数学],姓名:李四,年龄:18]

从上面运行结果可以看出,通过 studentA.clone() 拷贝对象后得到的 studentB,和 studentA 是两个不同的对象。studentA 和 studentB 的基础数据类型的修改互不影响,而引用类型 subject 修改后是会有影响的。

深拷贝(Deep Copy)

一、简介

深拷贝,在拷贝引用类型成员变量时,为引用类型的数据成员另辟了一个独立的内存空间,实现真正内容上的拷贝。

从而解决了上面浅拷贝修改科目B会影响科目A的安全隐患。

二、特点

1、对于基本数据类型的成员对象,因为基础数据类型是值传递的,所以是直接将属性值赋值给新的对象。基础类型的拷贝,其中一个对象修改该值,不会影响另外一个(和浅拷贝一样)。

2、对于引用类型,比如数组或者类对象,深拷贝会新建一个对象空间,然后拷贝里面的内容,所以它们指向了不同的内存空间。改变其中一个,不会对另外一个也产生影响。

3、对于有多层对象的,每个对象都需要实现 Cloneable 并重写 clone() 方法,进而实现了对象的串行层层拷贝。

4、深拷贝相比于浅拷贝速度较慢并且花销较大。

结构图如下:

上图一目了然,对象克隆后,没有任何关联,是完全独立的两部分。

三、代码实现

/** * @author 头条:技术好奇心 * 科目类 - 需要实现 Cloneable 并重写 clone() 方法。 */class DeepSubject implements Cloneable{    // 科目名称    private String name;    // 构造方法    public DeepSubject(String name) {        this.name = name;    }    // 获取科目名称    public String getName() {        return name;    }    // 设置科目名称    public void setName(String name) {        this.name = name;    }    // 重写clone()方法    @Override    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {        //Subject 如果也有引用类型的成员属性,也应该和 Student 类的clone()方法一样通过其引用类型成员的实现(具体参见下面Student类)        return super.clone();    }    // 重写toString()方法    @Override    public String toString() {        return "[科目: " + this.hashCode() + ",名称:" + name + "]";    }}/** * @author 头条:技术好奇心 * 学生类 */class DeepStudent implements Cloneable {    // 学科名称(引用类型)    private DeepSubject subject;    // 学生姓名    private String name;    // 学生年龄    private int age;    // 获取该学生的学科对象    public DeepSubject getSubject() {        return subject;    }    // 设置学生学科    public void setSubject(DeepSubject subject) {        this.subject = subject;    }    // 获取学生姓名    public String getName() {        return name;    }    // 设置学生姓名    public void setName(String name) {        this.name = name;    }    // 获取学生年龄    public int getAge() {        return age;    }    // 设置学生年龄    public void setAge(int age) {        this.age = age;    }    /**     *  重写clone()方法     * @return     */    @Override    public Object clone() {        //深拷贝        try {            // 直接调用父类的clone()方法拷贝自己            DeepStudent student = (DeepStudent) super.clone();            // 通过对新的对象(student)的引用类型再调用拷贝操作,实现对引用类型成员变量 subject的深拷贝            student.subject = (DeepSubject) subject.clone();            return student;        } catch (CloneNotSupportedException e) {            return null;        }    }    @Override    public String toString() {        return "[学生: " + this.hashCode() + ",科目:" + subject + ",姓名:" + name + ",年龄:" + age + "]";    }}public class DeepCopy{    public static void main(String[] args)    {        // 新建学科A语文        DeepSubject subjectA= new DeepSubject("语文");        // 新建学生A        DeepStudent studentA = new DeepStudent();        // 设置学生A的学科为语文        studentA.setSubject(subjectA);        // 给学生A取名王五        studentA.setName("王五");        // 给学生A设定年龄为19        studentA.setAge(19);        // 通过克隆学生A对象的方式创建学生B对象        DeepStudent studentB = (DeepStudent) studentA.clone();        // 设定学生B姓名为赵六        studentB.setName("赵六");        // 设置学生B的年龄为18        studentB.setAge(18);        // 同样的,这里也没有设置学生B的学科,直接获取B的学科对象        DeepSubject subjectB = studentB.getSubject();        // 将其学科对象设置为数学        subjectB.setName("数学");        // ---------------------- 这里我们再来看看,他与浅拷贝打印的区别 --------------------        System.out.println("studentA:" + studentA.toString());        System.out.println("studentB:" + studentB.toString());    }}

运行结果:

studentA:[学生: 460141958,科目:[科目: 1163157884,名称:语文],姓名:王五,年龄:19]studentB:[学生: 1956725890,科目:[科目: 356573597,名称:数学],姓名:赵六,年龄:18]

看到没有,这里很明显,学生B设置自己的科目并没有对学生A产生影响。

由此可见,深拷贝后,不管是基础数据类型还是引用类型的成员变量,修改其值都不会相互造成影响。

标签: #java浅拷贝的三种实现方式