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爲了理解java的clone,有必要先溫習以下的知識。
java的類型,java的類型分爲兩大類,一類爲primitive,如int,另一類爲引用類型,如String,Object等等。
java引用類型的存儲,java的引用類型都是存儲在堆上的。
public class B {
int a;
String b;
public B(int a, String b) {
super();
this.a = a;
this.b = b;
}
}
簡單的說就是clone一個對象實例。使得clone出來的copy和原有的對象一模一樣。問題來了,什麼叫一模一樣。
一般來說,有
x.clone() != x
x.clone().getClass() == x.getClass()
x.clone().equals(x)
但是這些都不是強制的。
我們需要什麼樣的clone就搞出什麼樣的clone好了。
一般而言,我們要的clone應該是這樣的。copy和原型的內容一樣,但是又是彼此隔離的。即在clone之後,改變其中一個不影響另外一個。
Object的clone以及爲什麼如此實現
Object的clone的行爲是最簡單的。以堆上的內存存儲解釋的話(不計內務內存),對一個對象a的clone就是在堆上分配一個和a在堆上所佔存儲空間一樣大的一塊地方,然後把a的堆上內存的內容複製到這個新分配的內存空間上。
class User {
String name;
int age;
}
class Account implements Cloneable {
User user;
long balance;
@Override
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
public static void main(String[] args) {
// user.
User user = new User();
user.name = "user";
user.age = 20;
// account.
Account account = new Account();
account.user = user;
account.balance = 10000;
// copy.
Account copy = null;
try {
copy = (Account) account.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
// balance因爲是primitive,所以copy和原型是相等且獨立的。
Assert.assertEquals(copy.balance, account.balance);
copy.balance = 20000;
// 改變copy不影響原型。
Assert.assertTrue(copy.balance != account.balance);
// user因爲是引用類型,所以copy和原型的引用是同一的。
Assert.assertTrue(copy.user == account.user);
copy.user.name = "newName";
// 改變的是同一個東西。
Assert.assertEquals("newName", account.user.name);
}
恩,默認實現是幫了我們一些忙,但是不是全部。
primitive的確做到了相等且隔離。
引用類型僅僅是複製了一下引用,copy和原型引用的東西是一樣的。
這個就是所謂的淺copy了。
要實現深copy,即複製原型中對象的內存copy,而不僅僅是一個引用。只有自己動手了。
等等,是不是所有的引用類型都需要深copy呢?
不是!
我們之所以要深copy,是因爲默認的實現提供的淺copy不是隔離的,換言之,改變copy的東西,會影響到原型的內部。比如例子中,改變copy的user的name,影響了原型。
如果我們要copy的類是不可變的呢,如String,沒有方法可以改變它的內部狀態呢。
class User implements Cloneable {
String name;
int age;
@Override
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
public static void main(String[] args) {
// user.
User user = new User();
user.name = "user";
user.age = 20;
// copy
User copy = null;
try {
copy = (User) user.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
// age因爲是primitive,所以copy和原型是相等且獨立的。
Assert.assertEquals(copy.age, user.age);
copy.age = 30;
// 改變copy不影響原型。
Assert.assertTrue(copy.age != user.age);
// name因爲是引用類型,所以copy和原型的引用是同一的。
Assert.assertTrue(copy.name == user.name);
// String爲不可變類。沒有辦法可以通過對copy.name的字符串的操作改變這個字符串。
// 改變引用新的對象不會影響原型。
copy.name = "newname";
Assert.assertEquals("newname", copy.name);
Assert.assertEquals("user", user.name);
}
可見,在考慮clone時,primitive和不可變對象類型是可以同等對待的。
因爲對於primitive和不可變的對象(如String,Integer等)引用,它們都是在棧裏面分配存儲空間,不可變對象引用經clone後,也就在棧裏面多一個引用的拷貝,而它只會指向的是棧裏的不可修改的常量,所以它和primitive類型在clone操作後是一樣的,都會生成一個獨立的地址空間,對clone後的對象的這些屬性的修改不會影響原對象的這些屬性。
java爲什麼如此實現clone呢?
也許有以下考慮。
1 效率和簡單性,簡單的copy一個對象在堆上的的內存比遍歷一個對象網然後內存深copy明顯效率高並且簡單。
2 不給別的類強加意義。如果A實現了Cloneable,同時有一個引用指向B,如果直接複製內存進行深copy的話,意味着B在意義上也是支持Clone的,但是這個是在使用B的A中做的,B甚至都不知道。破壞了B原有的接口。
3 有可能破壞語義。如果A實現了Cloneable,同時有一個引用指向B,該B實現爲單例模式,如果直接複製內存進行深copy的話,破壞了B的單例模式。
4 方便且更靈活,如果A引用一個不可變對象,則內存deep copy是一種浪費。Shadow copy給了程序員更好的靈活性。
如何clone
clone三部曲。
1 聲明實現Cloneable接口,這然使用如super.clone()方法時,會發生拋出cloneNotSupportedException。
2 調用super.clone拿到一個對象,如果父類的clone實現沒有問題的話,在該對象的內存存儲中,所有父類定義的field都已經clone好了,該類中的primitive和不可變類型引用也克隆好了,可變類型引用都是淺copy。
3 把淺copy的引用指向原型對象新的克隆體。
給個例子:
class User implements Cloneable {
String name;
int age;
@Override
public User clone() throws CloneNotSupportedException {
return (User) super.clone();
}
}
class Account implements Cloneable {
User user;
long balance;
@Override
public Account clone() throws CloneNotSupportedException {
Account account = null;
account = (Account) super.clone();
if (user != null) {
account.user = user.clone();
}
return account;
}
}
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