Java 的深拷貝和淺拷貝

基本知識

Java在運行時的內存使用分兩塊：棧內存與堆內存。

只就變量而言，棧內存上分配一些基本類型的變量（如int、boolean）與對象的引用，而堆內存分配給真正的對象本身以及數組等，堆內存上的數據由棧內存上的相應變量引用，相當於棧中存儲着堆內存中實際對象或數組的標記或別名（實際上是堆內存變量首地址）。

什麼是拷貝

將對象複製出一份的行爲稱爲對象的拷貝。

一般來說，拷貝出的對象需要滿足以下三點：

• x.clone() != x
• x.clone().getClass() == x.getClass()
• x.clone().equals(x)

首先定義三個類。

PersonalInfo.java

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public class PersonalInfo implements Cloneable { @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); } }

Manager.java

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public class Manager implements Cloneable { private PersonalInfo personalInfo; /* 省略 constructor 與 accessors */ @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); } }

Department.java

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public class Department implements Cloneable { private int empCount; private Manager manager; /* 省略 constructor 與 accessors */ @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); } }

當需要被克隆的對象的類沒有實現Cloneable接口而被調用clone方法時，就會拋出CloneNotSupportedException。

再在Main類中編寫測試用的斷言，本文將面向測試一步一步地實現最終的徹底深拷貝。

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Department dep0 = new Department( 100, new Manager( new PersonalInfo())); Department dep1; // do something here /* 是淺拷貝 */ assert dep0 != dep1; /* 是深拷貝 */ assert dep0.getManager() != dep1.getManager(); /* 是徹底深拷貝 */ assert dep0.getManager().getPersonalInfo() != dep1.getManager().getPersonalInfo();

爲了使斷言機制工作，我們在運行/調試配置中傳入VM參數-enableassertions。

主要有兩種約定俗成的形式來實現拷貝，本文選擇clone()。

clone方法

Object.class

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// ... protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException; // ...

protected表示該方法只能在本身、本包以及子類中使用。

new關鍵字

這種方式與重寫clone()大同小異，唯一不同的是new關鍵字直接開闢了新對象，繼而只需要完成相應字段的拷貝工作。

傳引用

在學習編寫Java代碼的過程中，最常見的問題就是String的「相等」，以此爲思路，首先嚐試：

1	dep1 = dep0;

斷言失敗在assert dep0 != dep1;，說明dep0和dep1根本就是引用了堆上的同一個對象，拷貝也就更無從談起了。

同一引用

淺拷貝

在沒有顯式重寫Department類的clone方法時，嘗試：

1	dep1 = (Department) dep0.clone();

斷言失敗在assert dep0.getManager() != dep1.getManager();，說明