java object 之clone方法全面解析

Java对象之clone方法全面解析

简介

在Java中，如果使用赋值号将一个对象赋值给另外一个对象，那么这两个对象会共用同一份数据。而通过clone()方法可以创建一个新的对象，并复制原始对象数据到新对象中。

在本篇文章中，我们将全面解析clone()方法，介绍如何使用clone()方法拷贝一个Java对象。

clone() 方法说明

clone()方法是Java中一个被重载的方法，它的主要作用是提供一种克隆方法，用于通过拷贝生成和原始对象完全相同数据的新对象。clone方法并不需要实现Cloneable接口，但是如果不实现的话，在调用clone方法时会抛出CloneNotSupportedException异常。

下面是clone方法的声明：

protected Object clone() throws CloneNotSupportedException

clone方法是一个受保护的方法，因此，只有该类和该类的子类才能访问该方法。如果想要在该类的外部访问该方法，需要在该类的内部定义一个public方法，并在该方法中调用clone方法。

clone的默认行为

通过clone方法，生成了新的对象，但这新的对象和原始对象的数据增加了一份引用。这意味着，如果新对象和原始对象中的某个数据被修改了，那么这两个对象中都会体现出来。

下面是一个例子：

class Person {
   String firstName;
   String lastName;
}

class MainClass {
   public static void main(String args[]) {
      Person originalPerson = new Person();
      originalPerson.firstName = "Tom";
      originalPerson.lastName = "Swift";

      Person newPerson = originalPerson.clone();
      newPerson.firstName = "John";

      System.out.println("Original Person First Name: " + originalPerson.firstName);
      System.out.println("New Person First Name: " + newPerson.firstName);
   }
}

在这个例子中，我们创建了一个Person对象，并将其赋值给一个引用变量（originalPerson）。然后，我们使用clone()方法创建了一个新的对象，并将其赋值给一个新的引用变量（newPerson）。我们将新对象的firstName属性设为John。我们在输出中查看每个对象的firstName属性值，发现原始对象的firstName属性值没有发生变化，而新的对象的firstName属性被修改了。

通过重写clone方法制定克隆的行为

因为clone方法的默认行为并不总是所期望的，所以你可能需要重写clone()方法来明确克隆的对象拷贝格式。在默认的情况下，clone()方法会生成一个新的对象，但是该对象中的数据项还是原来的数据项的引用（这是浅拷贝，shallow copy的一种）。在大多数情况下，这是无法满足需求的。

还是使用上面的Person类为例，在该类中增加一个address属性：

class Person {
   String firstName;
   String lastName;
   Address address;
}

class Address {
   String street;
   String city;
   String state;
}

现在尝试通过原始对象拷贝一个新的对象来进行数据的clone操作：

Person originalPerson = new Person();
originalPerson.firstName = "Tom";
originalPerson.lastName = "Swift";
originalPerson.address = new Address();
originalPerson.address.street = "31 Frost St.";
originalPerson.address.city = "New York";
originalPerson.address.state = "NY";

Person newPerson = originalPerson.clone();
newPerson.firstName = "John";
newPerson.address.street = "20 Broadway";

这段代码将会生成一个新的Person对象。因为Address对象中的属性都是引用拷贝，所以结果中，originalPerson对象和newPerson对象中的Address对象的street属性都会被修改，这显然背离了我们希望达到的效果。

在这种情况下，不使用clone方法是更好的选择。应该重写clone方法，将原始对象与新对象进行比较，并在必要时通过深拷贝变得不同。通过实现深拷贝，可以确保新对象中的每个属性都不是原始属性的引用。

下面是一个创建Person方法的示例，其中新对象中的Address属性被深拷贝：

class Person implements Cloneable {
   String firstName;
   String lastName;
   Address address;

   protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
      Person newPerson = (Person) super.clone();
      newPerson.address = (Address) newPerson.address.clone();
      return newPerson;
   }
}

class Address implements Cloneable {
    String street;
    String city;
    String state;

   protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
      return super.clone();
   }
}

如上所示，当我们在Person类和Address类中实现Cloneable接口时，就可以在深拷贝新对象时使用clone()方法。在这个示例中，当我们从原始对象进行深拷贝时，将新的Address对象相应地拷贝到新的Person对象中。

下面是一个演示深拷贝的例子：

Person originalPerson = new Person();
originalPerson.firstName = "Tom";
originalPerson.lastName = "Swift";
originalPerson.address = new Address();
originalPerson.address.street = "31 Frost St.";
originalPerson.address.city = "New York";
originalPerson.address.state = "NY";

Person newPerson = originalPerson.clone();
newPerson.firstName = "John";
newPerson.address.street = "20 Broadway";

System.out.println("Original Person Street: " + originalPerson.address.street);
System.out.println("New Person Street: " + newPerson.address.street);

在这个例子中，我们创建了一个Person对象，并将其赋值给一个引用变量originalPerson。我们还创建了一个新的Person对象，通过调用originalPerson对象的clone()方法来实现深拷贝，将其赋值给新创建的对象。我们修改了新对象的firstName属性，并将新对象的address属性地址设为20 Broadway。我们在输出中查看每个对象的address.street属性值，发现原始对象中的address.street属性值没有发生变化，而新对象的address.street属性被新复制了一份，值变为了20 Broadway，满足了我们的要求。

结论

clone()方法可以生成两个相同的Java对象，可以根据需要深度或浅拷贝对象。clone方法分为浅拷贝和深拷贝，浅拷贝复制的是引用地址，而深拷贝则是深层次的拷贝所有对象中的属性。

如果你决定在你的Java代码中使用clone()方法，你应该重写clone()方法，并遵循在上面提到的建议。