java ArrayList的深拷贝与浅拷贝问题

什么是深拷贝和浅拷贝？

在Java中，我们经常使用集合类来存储和操作对象。其中ArrayList是一种常用的动态数组（可变长度的数组）实现。但是在使用过程中，会遇到对象拷贝的问题：是深拷贝还是浅拷贝？

深拷贝和浅拷贝是针对对象进行复制、克隆的概念，假设有一个对象A，它有一个成员变量B，而B又有一个成员变量C，那么进行拷贝时，如果只是将A拷贝一份，那么B与其指向的C仍是原来A中的对象。此时，拷贝出来的对象与原对象虽然有相同的属性值，但却是两个相互独立的对象。这就是深拷贝。而只拷贝A对象，而B和C仍然是原对象A所指向的对象，则被称为浅拷贝。

ArrayList的浅拷贝和深拷贝

当我们进行ArrayList的拷贝时，Java提供两种方法：

1. Object.clone()方法
2. 通过循环新建对象复制所有元素

第一种方法是浅拷贝，由于ArrayList中的元素通常是对象引用，clone()方法只会复制对象的引用而不是对象本身，因此，如果我们对ArrayList中的元素进行修改操作，原列表和新列表中引用的同一个对象的内容都会改变。因此在我们使用ArrayList时，对于含有对象引用的数据结构，在使用clone()方法时应当特别小心。

下面我们通过两个示例来演示ArrayList的浅拷贝和深拷贝

示例一：浅拷贝

public class ShallowCopy {

    public static void main(String[] args) {
        //创建一个原始对象ArrayList
        ArrayList<String> originalList = new ArrayList<>();
        originalList.add("Apple");
        originalList.add("Banana");
        originalList.add("Cherry");

        //进行对象的浅拷贝
        ArrayList<String> clonedList = (ArrayList<String>)originalList.clone();

        //修改拷贝后的对象
        clonedList.set(1, "Watermelon");

        //输出结果
        System.out.println("Original ArrayList: " + originalList);
        System.out.println("Cloned ArrayList: " + clonedList);
    }
}

输出结果：

Original ArrayList: [Apple, Banana, Cherry]
Cloned ArrayList: [Apple, Watermelon, Cherry]

可以发现，尽管我们只是修改了拷贝后的对象，但原始对象的内容也随之改变了。

示例二：深拷贝

class Person implements Cloneable {
    String name;
    int age;
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "[name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}
public class DeepCopy {

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        //创建一个原始对象ArrayList
        ArrayList<Person> originalList = new ArrayList<>();
        originalList.add(new Person("Tom", 20));
        originalList.add(new Person("Jack", 21));
        originalList.add(new Person("Jerry", 22));

        //进行对象的深拷贝
        ArrayList<Person> clonedList = new ArrayList<>();
        for (Person person : originalList) {
           clonedList.add((Person)person.clone());
        }

        //修改拷贝后的对象
        clonedList.get(1).age = 25;

        //输出结果
        System.out.println("Original ArrayList: " + originalList);
        System.out.println("Cloned ArrayList: " + clonedList);
    }
}

输出结果：

Original ArrayList: [[name=Tom, age=20], [name=Jack, age=21], [name=Jerry, age=22]]
Cloned ArrayList: [[name=Tom, age=20], [name=Jack, age=25], [name=Jerry, age=22]]

可以发现，尽管我们只是修改了拷贝后的对象，但原始对象的内容没有发生变化。这证明我们成功进行了深拷贝。

总之，当我们需要对包含对象引用的数据结构进行拷贝时，应该根据实际需要选择浅拷贝还是深拷贝。