Java中的clone方法实例详解

什么是clone方法

clone()方法是Object类提供的一个protected方法，实现对象的复制（克隆）。通过调用对象的clone()方法返回一个复制后的对象，对象的类型与原对象的类型相同。

clone方法的实现

• Object中的clone方法是原生方法，性能非常高。因此，我们在实现clone方法时要重写clone方法，并调用super.clone()方法实现克隆。

• 如果需要深层次的复制，则需要重写clone方法，并且对需要克隆的属性进行深度克隆。

代码示例

浅拷贝示例

下面是一个浅拷贝示例

public class Person implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;
    private Address address;

    public Person(String name, int age, Address address) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.address = address;
    }

    @Override
    public Object clone() {
        try {
            return super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", address=" + address +
                '}';
    }

    public static void main(String[] args) {
        Address a = new Address();
        a.setAddress("China");

        Person p1 = new Person("张三", 20, a);
        Person p2 = (Person) p1.clone();

        System.out.println(p1);
        System.out.println(p2);

        a.setAddress("USA");

        System.out.println(p1);
        System.out.println(p2);
    }
}

class Address {
    private String address;

    public String getAddress() {
        return address;
    }

    public void setAddress(String address) {
        this.address = address;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Address{" +
                "address='" + address + '\'' +
                '}';
    }
}

在上述示例中，我们创建了一个Person类，其中包含了一个address属性，类型为自定义Address类对象。Person类实现了Cloneable接口，并重写了clone方法。在main函数中，我们创建了一个Person对象p1，并将其浅拷贝给p2。然后，我们修改了address属性的值，并打印出了p1和p2的地址信息。运行结果如下所示：

Person{name='张三', age=20, address=Address{address='China'}}
Person{name='张三', age=20, address=Address{address='China'}}
Person{name='张三', age=20, address=Address{address='USA'}}
Person{name='张三', age=20, address=Address{address='USA'}}

从结果中可以看到，虽然我们修改了a的值（在地址信息中，将China改为USA），但是p2还是指向了原先的地址。这是因为在浅拷贝中，只有基本数据类型和String类型的属性会进行值传递，而非基本数据类型和String类型的属性会被当作引用传递。在浅拷贝中，复制后的对象与被复制对象共用一份成员变量，因此，当成员变量值发生改变时，会影响另一个对象。

深拷贝示例

下面是一个深拷贝示例：

public class Person implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;
    private Address address;

    public Person(String name, int age, Address address) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.address = address;
    }

    @Override
    public Object clone() {
        try {
            Person person = (Person) super.clone();
            person.address = (Address) address.clone();
            return person;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", address=" + address +
                '}';
    }

    public static void main(String[] args) {
        Address a = new Address();
        a.setAddress("China");

        Person p1 = new Person("张三", 20, a);
        Person p2 = (Person) p1.clone();

        System.out.println(p1);
        System.out.println(p2);

        a.setAddress("USA");

        System.out.println(p1);
        System.out.println(p2);
    }
}

class Address implements Cloneable{
    private String address;

    public String getAddress() {
        return address;
    }

    public void setAddress(String address) {
        this.address = address;
    }

    @Override
    public Object clone() {
        try {
            return super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Address{" +
                "address='" + address + '\'' +
                '}';
    }
}

在上述示例中，我们在Person类中对需要深度拷贝的引用类型属性进行了深度拷贝。其中，Address类也实现了Cloneable接口，并重写了clone方法。在Main函数中，我们又创建了一个Address类型的对象a，并将其传入Person类的构造函数。通过打印a的信息可以看出，a地址为China。然后，我们将p1浅拷贝给p2，打印出p1和p2的信息，再次通过改变a的地址为USA打印出p1和p2的信息。运行结果如下所示：

Person{name='张三', age=20, address=Address{address='China'}}
Person{name='张三', age=20, address=Address{address='China'}}
Person{name='张三', age=20, address=Address{address='China'}}
Person{name='张三', age=20, address=Address{address='USA'}}

从结果中可以看到，我们通过修改a的地址为USA后，p1和p2的address属性的地址都发生了改变，因为他们两个都拥有一个自己的Address对象。因此，在进行深拷贝时，需要对被拷贝对象的引用类型属性进行深度拷贝。