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Java Object Cloning

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1. Overiew 
  在实际编程中,我们经常会遇到这样一个情景:有一个对象A,存在属性方法,现在需要一个和A完全相同的新对象B,并且B的任何改动都不会影响到A中的值。那么,最常用的办法就是对A进行克隆。 

2. How to Clone 
  在java.lang.Object中有一个clone方法,该方法的签名如下: 
Java代码   收藏代码
  1. protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;  

  该方法返回一个Object实例的拷贝,该实例拷贝具有: 
    1)拷贝对象是一个新对象而不是一个原对象引用。 
    2)拷贝的对象中包含的是原有对象信息,而不是对象初始化的信息(也就是说,拷贝过程没有调用构造函数)。 

  从第1条我们可以看出,拷贝的对象与原对象存在这样一种关系: 
Java代码   收藏代码
  1. 1. x.clone() != x      will be true  
  2. 2. x.clone().getClass() == x.getClass() will be true, but these are not absolute requirements     
  3. 3. x.clone().equals(x) will be true, but these are not absolute requirements  

  要实现克隆,必须满足一下三点: 
     1)类必须实现Cloneable接口 
     2)类必须重载Object类中的clone()方法 
     3)重载的clone()方法中,必须显示调用super.clone()。 

  我们看一下Cloneable接口的定义: 
Java代码   收藏代码
  1. public interface Cloneable { }  

  Cloneable接口是不包含任何方法的,仅仅表示一个标志(类似Serializable接口),而且这个标志也是针对Object类中clone()方法的,如果clone类没有实现Cloneable接口,并调用了Object的clone()方法(也就是调用了super.Clone()方法),那么Object的clone()方法就会抛出CloneNotSupportedException异常。 

  按照要求,我们写一个克隆类的小例子: 
Java代码   收藏代码
  1. public class DummyClone implements Cloneable{  
  2.   
  3.     public Object clone(){  
  4.         DummyClone dc = null;  
  5.         try {  
  6.             dc = (DummyClone)super.clone();  
  7.         } catch (CloneNotSupportedException e) {  
  8.             e.printStackTrace();  
  9.         }  
  10.         return dc;  
  11.     }  
  12. }  


3. Shadow Clone 
  首先,我们来看一个例子:ClassA没有实现Cloneable接口。ClassB存在ClassA的实例,实现了Cloneable接口,并重载了clone方法。ClassC实例化一个ClassB对象,然后克隆一个对象。 
Java代码   收藏代码
  1. class ClassA {  
  2.       
  3.     public int a;  
  4.       
  5.     public void doubleA(){  
  6.         a = a * 2;  
  7.     }  
  8.       
  9.     public ClassA(int aa){  
  10.         this.a = aa;  
  11.     }  
  12.       
  13.     public String toString(){  
  14.         return Integer.toString(a);  
  15.     }  
  16. }  
  17.   
  18. class ClassB implements Cloneable{  
  19.       
  20.     public int b;  
  21.       
  22.     public ClassA ca = new ClassA(11);  
  23.       
  24.     public Object clone(){  
  25.         ClassB cb = null;  
  26.         try {  
  27.             cb = (ClassB)super.clone();  
  28.         } catch (CloneNotSupportedException e) {  
  29.             e.printStackTrace();  
  30.         }  
  31.         return cb;  
  32.     }  
  33. }  
  34.   
  35. public class ClassC {  
  36.       
  37.     public static void main(String[] args) {  
  38.         ClassB cb = new ClassB();  
  39.         cb.b = 222;  
  40.         System.out.println("before clone : cb.b = " + cb.b);  
  41.         System.out.println("before clone : cb.ca = " + cb.ca);  
  42.           
  43.         //  
  44.         ClassB cb2 = (ClassB)cb.clone();  
  45.         cb2.b = 3333;  
  46.         cb2.ca.doubleA();  
  47.         System.out.println("========================");  
  48.         System.out.println("after clone : cb.b = " + cb.b);  
  49.         System.out.println("after clone : cb.ca = " + cb.ca);  
  50.         System.out.println("========================");  
  51.         System.out.println("after clone : cb2.b = " + cb2.b);  
  52.         System.out.println("after clone : cb2.ca = " + cb2.ca);  
  53.     }  
  54. }  

  输出结果如下: 
Java代码   收藏代码
  1. before clone : cb.b = 222  
  2. before clone : cb.ca = 11  
  3. ========================  
  4. after clone : cb.b = 222  
  5. after clone : cb.ca = 22  
  6. ========================  
  7. after clone : cb2.b = 3333  
  8. after clone : cb2.ca = 22  

  从结果我们看到,int类型的b被完全的克隆了,而ClassA类型的ca却没有被克隆。因为克隆后cb2对b的赋值不会影响原有cb中b的值,而调用cb2.ca.doubleA()方法后,对cb2.ca的改变同时改变了cb.ca,表明cb2.ca与cb.ca仅仅指向同一个对象的不同引用。从中可以看出,调用Object类中clone()方法产生的效果是:先在内存中开辟一块和原始对象一样的空间,然后原样拷贝原始对象中的内容。对基本数据类型,这样的操作是没有问题的,但对非基本类型变量clone后的变量和原始对象中相应的变量指向的是同一个对象。 

  这就是影子克隆。影子克隆,并没有完整的完成克隆,有时候这并不是我们想要的结果。我们有时需要,就像列子中调用cb2.ca.doubleA()方法时,不会对原对象产生改变,这时候我们就需要deep clone; 

4. Deep Clone 
  要实现深度克隆,在上面的例子基础上,我们只需要这样修改即可: 
Java代码   收藏代码
  1. class ClassA implements Cloneable{  
  2.       
  3.     public int a;  
  4.       
  5.     public void doubleA(){  
  6.         a = a * 2;  
  7.     }  
  8.       
  9.     public ClassA(int aa){  
  10.         this.a = aa;  
  11.     }  
  12.       
  13.     public String toString(){  
  14.         return Integer.toString(a);  
  15.     }  
  16.       
  17.     public Object clone(){  
  18.         ClassA ca = null;  
  19.         try {  
  20.             ca = (ClassA)super.clone();  
  21.         } catch (CloneNotSupportedException e) {  
  22.             e.printStackTrace();  
  23.         }  
  24.         return ca;  
  25.     }  
  26. }  
  27.   
  28. class ClassB implements Cloneable{  
  29.       
  30.     public int b;  
  31.       
  32.     public ClassA ca = new ClassA(11);  
  33.       
  34.     public Object clone(){  
  35.         ClassB cb = null;  
  36. font-size: 1em; margin-top: 0px; margin-right: 0px; margin-bottom: 0px; margin-left: 38px; padding-top: 0px; padding-right: 0px; p
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