一、引言
對象拷貝(Object Copy)就是將一個對象的屬性拷貝到另一個有著相同類類型的對象中去。在程序中拷貝對象是很常見的，主要是為了在新的上下文環(huán)境中復(fù)用對象的部分或全部 數(shù)據(jù)。Java中有三種類型的對象拷貝：淺拷貝(Shallow Copy)、深拷貝(Deep Copy)、延遲拷貝(Lazy Copy)。
二、淺拷貝
1、什么是淺拷貝
淺拷貝是按位拷貝對象，它會創(chuàng)建一個新對象，這個對象有著原始對象屬性值的一份精確拷貝。如果屬性是基本類型，拷貝的就是基本類型的值；如果屬性是內(nèi)存地址（引用類型），拷貝的就是內(nèi)存地址 ，因此如果其中一個對象改變了這個地址，就會影響到另一個對象。
在圖中，SourceObject有一個int類型的屬性 "field1"和一個引用類型屬性"refObj"（引用ContainedObject類型的對象）。當(dāng)對SourceObject做淺拷貝時，創(chuàng)建了CopiedObject，它有一個包含"field1"拷貝值的屬性"field2"以及仍指向refObj本身的引用。由于"field1"是基本類型，所以只是將它的值拷貝給"field2"，但是由于"refObj"是一個引用類型, 所以CopiedObject指向"refObj"相同的地址。因此對SourceObject中的"refObj"所做的任何改變都會影響到CopiedObject。
2、如何實現(xiàn)淺拷貝
下面是實現(xiàn)淺拷貝的一個例子
public class Subject {
private String name;
public Subject(String s) {
name = s;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String s) {
name = s;
}
}
public class Student implements Cloneable {
// 對象引用
private Subject subj;
private String name;
public Student(String s, String sub) {
name = s;
subj = new Subject(sub);
}
public Subject getSubj() {
return subj;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String s) {
name = s;
}
/**
* 重寫clone()方法
* @return
*/
public Object clone() {
//淺拷貝
try {
// 直接調(diào)用父類的clone()方法
return super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
return null;
}
}
}
public class CopyTest {
public static void main(String[] args) {
// 原始對象
Student stud = new Student("John", "Algebra");
System.out.println("Original Object: " + stud.getName() + " - " + stud.getSubj().getName());
// 拷貝對象
Student clonedStud = (Student) stud.clone();
System.out.println("Cloned Object: " + clonedStud.getName() + " - " + clonedStud.getSubj().getName());
// 原始對象和拷貝對象是否一樣：
System.out.println("Is Original Object the same with Cloned Object: " + (stud == clonedStud));
// 原始對象和拷貝對象的name屬性是否一樣
System.out.println("Is Original Object's field name the same with Cloned Object: " +
(stud.getName() == clonedStud.getName()));
// 原始對象和拷貝對象的subj屬性是否一樣
System.out.println("Is Original Object's field subj the same with Cloned Object: " +
(stud.getSubj() == clonedStud.getSubj()));
stud.setName("Dan");
stud.getSubj().setName("Physics");
System.out.println("Original Object after it is updated: " + stud.getName() + " - " +
stud.getSubj().getName());
System.out.println("Cloned Object after updating original object: " + clonedStud.getName() +
" - " + clonedStud.getSubj().getName());
}
}
輸出結(jié)果如下：
Original Object: John - Algebra
Cloned Object: John - Algebra
Is Original Object the same with Cloned Object: false
Is Original Object's field name the same with Cloned Object: true
Is Original Object's field subj the same with Cloned Object: true
Original Object after it is updated: Dan - Physics
Cloned Object after updating original object: John - Physics
在這個例子中，我讓要拷貝的類Student實現(xiàn)了Clonable接口并重寫Object類的clone()方法，然后在方法內(nèi)部調(diào)用super.clone()方法。從輸出結(jié)果中我們可以看到，對原始對象stud的"name"屬性所做的改變并沒有影響到拷貝對象clonedStud，但是對引用對象subj的"name"屬性所做的改變影響到了拷貝對象clonedStud。
三、深拷貝
1、什么是深拷貝
深拷貝會拷貝所有的屬性,并拷貝屬性指向的動態(tài)分配的內(nèi)存。當(dāng)對象和它所引用的對象一起拷貝時即發(fā)生深拷貝。深拷貝相比于淺拷貝速度較慢并且花銷較大。
在上圖中，SourceObject有一個int類型的屬性 "field1"和一個引用類型屬性"refObj1"（引用ContainedObject類型的對象）。當(dāng)對SourceObject做深拷貝時，創(chuàng)建了CopiedObject，它有一個包含"field1"拷貝值的屬性"field2"以及包含"refObj1"拷貝值的引用類型屬性"refObj2" 。因此對SourceObject中的"refObj"所做的任何改變都不會影響到CopiedObject
2、如何實現(xiàn)深拷貝
下面是實現(xiàn)深拷貝的一個例子。只是在淺拷貝的例子上做了一點(diǎn)小改動，Subject 和CopyTest 類都沒有變化。
public class Student implements Cloneable {
// 對象引用
private Subject subj;
private String name;
public Student(String s, String sub) {
name = s;
subj = new Subject(sub);
}
public Subject getSubj() {
return subj;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String s) {
name = s;
}
/**
* 重寫clone()方法
*
* @return
*/
public Object clone() {
// 深拷貝，創(chuàng)建拷貝類的一個新對象，這樣就和原始對象相互獨(dú)立
Student s = new Student(name, subj.getName());
return s;
}
}
輸出結(jié)果如下：
Original Object: John - Algebra
Cloned Object: John - Algebra
Is Original Object the same with Cloned Object: false
Is Original Object's field name the same with Cloned Object: true
Is Original Object's field subj the same with Cloned Object: false
Original Object after it is updated: Dan - Physics
Cloned Object after updating original object: John - Algebra
很容易發(fā)現(xiàn)clone()方法中的一點(diǎn)變化。因為它是深拷貝，所以你需要創(chuàng)建拷貝類的一個對象。因為在Student類中有對象引用，所以需要在Student類中實現(xiàn)Cloneable接口并且重寫clone方法。
3、通過序列化實現(xiàn)深拷貝
也可以通過序列化來實現(xiàn)深拷貝。序列化是干什么的?它將整個對象圖寫入到一個持久化存儲文件中并且當(dāng)需要的時候把它讀取回來, 這意味著當(dāng)你需要把它讀取回來時你需要整個對象圖的一個拷貝。這就是當(dāng)你深拷貝一個對象時真正需要的東西。請注意，當(dāng)你通過序列化進(jìn)行深拷貝時，必須確保對象圖中所有類都是可序列化的。
public class ColoredCircle implements Serializable {
private int x;
private int y;
public ColoredCircle(int x, int y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
public int getX() {
return x;
}
public void setX(int x) {
this.x = x;
}
public int getY() {
return y;
}
public void setY(int y) {
this.y = y;
}
@Override
public String toString() {
return "x=" + x + ", y=" + y;
}
}
public class DeepCopy {
public static void main(String[] args) throws IOException {
ObjectOutputStream oos = null;
ObjectInputStream ois = null;
try {
// 創(chuàng)建原始的可序列化對象
ColoredCircle c1 = new ColoredCircle(100, 100);
System.out.println("Original = " + c1);
ColoredCircle c2 = null;
// 通過序列化實現(xiàn)深拷貝
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
oos = new ObjectOutputStream(bos);
// 序列化以及傳遞這個對象
oos.writeObject(c1);
oos.flush();
ByteArrayInputStream bin = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
ois = new ObjectInputStream(bin);
// 返回新的對象
c2 = (ColoredCircle) ois.readObject();
// 校驗內(nèi)容是否相同
System.out.println("Copied = " + c2);
// 改變原始對象的內(nèi)容
c1.setX(200);
c1.setY(200);
// 查看每一個現(xiàn)在的內(nèi)容
System.out.println("Original = " + c1);
System.out.println("Copied = " + c2);
} catch (Exception e) {
System.out.println("Exception in main = " + e);
} finally {
oos.close();
ois.close();
}
}
}
輸出結(jié)果如下：
Original = x=100, y=100
Copied = x=100, y=100
Original = x=200, y=200
Copied = x=100, y=100
這里，你只需要做以下幾件事兒:
(1)確保對象圖中的所有類都是可序列化的
(2)創(chuàng)建輸入輸出流
(3)使用這個輸入輸出流來創(chuàng)建對象輸入和對象輸出流
(4)將你想要拷貝的對象傳遞給對象輸出流
(5)從對象輸入流中讀取新的對象并且轉(zhuǎn)換回你所發(fā)送的對象的類
在這個例子中，我創(chuàng)建了一個ColoredCircle對象c1然后將它序列化 (將它寫到ByteArrayOutputStream中). 然后我反序列化這個序列化后的對象并將它保存到c2中。隨后我修改了原始對象c1。然后結(jié)果如你所見，c1不同于c2，對c1所做的任何修改都不會影響c2。
注意，序列化這種方式有其自身的限制和問題：
因為無法序列化transient變量, 使用這種方法將無法拷貝transient變量。
再就是性能問題。創(chuàng)建一個socket, 序列化一個對象, 通過socket傳輸它, 然后反序列化它，這個過程與調(diào)用已有對象的方法相比是很慢的。所以在性能上會有天壤之別。如果性能對你的代碼來說是至關(guān)重要的，建議不要使用這種方式。它比通過實現(xiàn)Clonable接口這種方式來進(jìn)行深拷貝幾乎多花100倍的時間。
四、延遲拷貝
延遲拷貝是淺拷貝和深拷貝的一個組合，實際上很少會使用。 當(dāng)最開始拷貝一個對象時，會使用速度較快的淺拷貝，還會使用一個計數(shù)器來記錄有多少對象共享這個數(shù)據(jù)。當(dāng)程序想要修改原始的對象時，它會決定數(shù)據(jù)是否被共享（通過檢查計數(shù)器）并根據(jù)需要進(jìn)行深拷貝。
延遲拷貝從外面看起來就是深拷貝，但是只要有可能它就會利用淺拷貝的速度。當(dāng)原始對象中的引用不經(jīng)常改變的時候可以使用延遲拷貝。由于存在計數(shù)器，效率下降很高，但只是常量級的開銷。而且, 在某些情況下, 循環(huán)引用會導(dǎo)致一些問題。
五、如何選擇
如果對象的屬性全是基本類型的，那么可以使用淺拷貝，但是如果對象有引用屬性，那就要基于具體的需求來選擇淺拷貝還是深拷貝。我的意思是如果對象引用任何時候都不會被改變，那么沒必要使用深拷貝，只需要使用淺拷貝就行了。如果對象引用經(jīng)常改變，那么就要使用深拷貝。沒有一成不變的規(guī)則，一切都取決于具體需求。
