[轉]關於java對象複製

關於java對象複製
我們在編碼過程經常會碰到將一個對象傳遞給另一個對象，java中對於基本型變量
採用的是值傳遞，而對於對象比如bean傳遞時採用的是應用傳遞也就是地址傳遞，
而很多時候對於對象傳遞我們也希望能夠象值傳遞一樣，使得傳遞之前和之後有
不同的內存地址，在這種情況下我們一般採用以下兩種情況。

1 對象克隆
什麼是"clone"？


在實際編程過程中，我們常常要遇到這種情況：有一個對象A，在某一時刻A中已經包含了一些有效值，此時可能會需要一個和A完全相同新對象B，並且此後對B任何改動都不會影響到A中的值，也就是說，A與B是兩個獨立的對象，但B的初始值是由A對象確定的。在Java語言中，用簡單的賦值語句是不能滿足這種需求的。要滿足這種需求雖然有很多途徑，但實現clone（）方法是其中最簡單，也是最高效的手段。

Java的所有類都默認繼承java.lang.Object類，在java.lang.Object類中有一個方法clone()。JDK API的說明文檔解釋這個方法將返回Object對象的一個拷貝。要說明的有兩點：一是拷貝對象返回的是一個新對象，而不是一個引用。二是拷貝對象與用new操作符返回的新對象的區別就是這個拷貝已經包含了一些原來對象的信息，而不是對象的初始信息。

怎樣應用clone()方法？


一個很典型的調用clone()代碼如下：

class CloneClass implements Cloneable{
    public int aInt;
    public Object clone(){
        CloneClass o = null;
        try{
            o = (CloneClass)super.clone();
        }catch(CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return o;
    }
｝




有三個值得注意的地方，一是希望能實現clone功能的CloneClass類實現了Cloneable接口，這個接口屬於java.lang包，java.lang包已經被缺省的導入類中，所以不需要寫成java.lang.Cloneable。另一個值得請注意的是重載了clone()方法。最後在clone()方法中調用了super.clone()，這也意味着無論clone類的繼承結構是什麼樣的，super.clone()直接或間接調用了java.lang.Object類的clone()方法。下面再詳細的解釋一下這幾點。

應該說第三點是最重要的，仔細觀察一下Object類的clone()一個native方法，native方法的效率一般來說都是遠高於java中的非native方法。這也解釋了爲什麼要用Object中clone()方法而不是先new一個類，然後把原始對象中的信息賦到新對象中，雖然這也實現了clone功能。對於第二點，也要觀察Object類中的clone()還是一個protected屬性的方法。這也意味着如果要應用clone()方法，必須繼承Object類，在Java中所有的類是缺省繼承Object類的，也就不用關心這點了。然後重載clone()方法。還有一點要考慮的是爲了讓其它類能調用這個clone類的clone()方法，重載之後要把clone()方法的屬性設置爲public。

那麼clone類爲什麼還要實現Cloneable接口呢？稍微注意一下，Cloneable接口是不包含任何方法的！其實這個接口僅僅是一個標誌，而且這個標誌也僅僅是針對Object類中clone()方法的，如果clone類沒有實現Cloneable接口，並調用了Object的clone()方法（也就是調用了super.Clone()方法），那麼Object的clone()方法就會拋出CloneNotSupportedException異常。

什麼是影子clone？


下面的例子包含三個類UnCloneA，CloneB，CloneMain。CloneB類包含了一個UnCloneA的實例和一個int類型變量，並且重載clone()方法。CloneMain類初始化UnCloneA類的一個實例b1，然後調用clone()方法生成了一個b1的拷貝b2。最後考察一下b1和b2的輸出：

package clone;
class UnCloneA {
    private int i;
    public UnCloneA(int ii) { i = ii; }
    public void doubleValue() { i *= 2; }
    public String toString() {
        return Integer.toString(i);
    }
}
class CloneB implements Cloneable{
    public int aInt;
    public UnCloneA unCA = new UnCloneA(111);
    public Object clone(){
        CloneB o = null;
        try{
            o = (CloneB)super.clone();
        }catch(CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return o;
    }
}
public class CloneMain {
    public static void main(String[] a){
        CloneB b1 = new CloneB();
        b1.aInt = 11;
        System.out.println("before clone,b1.aInt = "+ b1.aInt);
        System.out.println("before clone,b1.unCA = "+ b1.unCA);
               
        CloneB b2 = (CloneB)b1.clone();
        b2.aInt = 22;
        b2.unCA.doubleValue();
        System.out.println("=================================");
        System.out.println("after clone,b1.aInt = "+ b1.aInt);
        System.out.println("after clone,b1.unCA = "+ b1.unCA);
        System.out.println("=================================");
        System.out.println("after clone,b2.aInt = "+ b2.aInt);
        System.out.println("after clone,b2.unCA = "+ b2.unCA);
    }
}


/** RUN RESULT:
before clone,b1.aInt = 11
before clone,b1.unCA = 111
=================================
after clone,b1.aInt = 11
after clone,b1.unCA = 222
=================================
after clone,b2.aInt = 22
after clone,b2.unCA = 222
*/





輸出的結果說明int類型的變量aInt和UnCloneA的實例對象unCA的clone結果不一致，int類型是真正的被clone了，因爲改變了b2中的aInt變量，對b1的aInt沒有產生影響，也就是說，b2.aInt與b1.aInt已經佔據了不同的內存空間，b2.aInt是b1.aInt的一個真正拷貝。相反，對b2.unCA的改變同時改變了b1.unCA，很明顯，b2.unCA和b1.unCA是僅僅指向同一個對象的不同引用！從中可以看出，調用Object類中clone()方法產生的效果是：先在內存中開闢一塊和原始對象一樣的空間，然後原樣拷貝原始對象中的內容。對基本數據類型，這樣的操作是沒有問題的，但對非基本類型變量，我們知道它們保存的僅僅是對象的引用，這也導致clone後的非基本類型變量和原始對象中相應的變量指向的是同一個對象。

大多時候，這種clone的結果往往不是我們所希望的結果，這種clone也被稱爲"影子clone"。要想讓b2.unCA指向與b2.unCA不同的對象，而且b2.unCA中還要包含b1.unCA中的信息作爲初始信息，就要實現深度clone。

怎麼進行深度clone？


把上面的例子改成深度clone很簡單，需要兩個改變：一是讓UnCloneA類也實現和CloneB類一樣的clone功能（實現Cloneable接口，重載clone()方法）。二是在CloneB的clone()方法中加入一句o.unCA = (UnCloneA)unCA.clone();

程序如下：

package clone.ext;
class UnCloneA implements Cloneable{
    private int i;
    public UnCloneA(int ii) { i = ii; }
    public void doubleValue() { i *= 2; }
    public String toString() {
        return Integer.toString(i);
    }
    public Object clone(){
        UnCloneA o = null;
        try{
            o = (UnCloneA)super.clone();
        }catch(CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return o;
    }
}
class CloneB implements Cloneable{
    public int aInt;
    public UnCloneA unCA = new UnCloneA(111);
    public Object clone(){
        CloneB o = null;
        try{
            o = (CloneB)super.clone();
        }catch(CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        o.unCA = (UnCloneA)unCA.clone();
        return o;
    }
}
public class CloneMain {
    public static void main(String[] a){
        CloneB b1 = new CloneB();
        b1.aInt = 11;
        System.out.println("before clone,b1.aInt = "+ b1.aInt);
        System.out.println("before clone,b1.unCA = "+ b1.unCA);
               
        CloneB b2 = (CloneB)b1.clone();
        b2.aInt = 22;
        b2.unCA.doubleValue();
        System.out.println("=================================");
        System.out.println("after clone,b1.aInt = "+ b1.aInt);
        System.out.println("after clone,b1.unCA = "+ b1.unCA);
        System.out.println("=================================");
        System.out.println("after clone,b2.aInt = "+ b2.aInt);
        System.out.println("after clone,b2.unCA = "+ b2.unCA);
    }
}

/** RUN RESULT:
before clone,b1.aInt = 11
before clone,b1.unCA = 111
=================================
after clone,b1.aInt = 11
after clone,b1.unCA = 111
=================================
after clone,b2.aInt = 22
after clone,b2.unCA = 222
*/





可以看出，現在b2.unCA的改變對b1.unCA沒有產生影響。此時b1.unCA與b2.unCA指向了兩個不同的UnCloneA實例，而且在CloneB b2 = (CloneB)b1.clone();調用的那一刻b1和b2擁有相同的值，在這裏，b1.i = b2.i = 11。

要知道不是所有的類都能實現深度clone的。例如，如果把上面的CloneB類中的UnCloneA類型變量改成StringBuffer類型，看一下JDK API中關於StringBuffer的說明，StringBuffer沒有重載clone()方法，更爲嚴重的是StringBuffer還是一個final類，這也是說我們也不能用繼承的辦法間接實現StringBuffer的clone。如果一個類中包含有StringBuffer類型對象或和StringBuffer相似類的對象，我們有兩種選擇：要麼只能實現影子clone，要麼就在類的clone()方法中加一句（假設是SringBuffer對象，而且變量名仍是unCA）： o.unCA = new StringBuffer(unCA.toString()); //原來的是：o.unCA = (UnCloneA)unCA.clone();

還要知道的是除了基本數據類型能自動實現深度clone以外，String對象是一個例外，它clone後的表現好象也實現了深度clone，雖然這只是一個假象，但卻大大方便了我們的編程。

通過以上我們可以看出在某些情況下，我們可以利用clone方法來實現對象只見的複製，但對於比較複雜的對象（比如對象中包含其他對象，其他對象又包含別的對象.....）這樣我們必須進行層層深度clone，每個對象需要實現cloneable接口，比較麻煩，那就繼續學習下一個序列化方法。

2 對象序列化

所謂對象序列化就是將對象的狀態轉換成字節流，以後可以通過這些值再生成相同狀態的對象。這個過程也可以通過網絡實現，可以先在Windows機器上創建一個對象，對其序列化，然後通過網絡發給一臺Unix機器，然後在那裏準確無誤地重新“裝配”。是不是很神奇。

也許你會說，只瞭解一點點，但從來沒有接觸過，其實未必如此。RMI、Socket、JMS、EJB你總該用過一種吧，彼此爲什麼能夠傳遞Java對象，當然都是對象序列化機制的功勞。

第一次使用Java的對象序列化是做某項目，當時要求把幾棵非常複雜的樹(JTree)及相應的數據保存下來（就是我們常用的保存功能），以便下次運行程序時可以繼續上次的操作。

那時XML技術在網上非常的熱，而且功能也強大，再加上樹的結構本來就和XML存儲數據的格式很像。作爲一項對新技術比較有興趣的我當然很想嘗試一下。不過經過仔細分析，發現如果採用XML保存數據，後果真是難以想象：哪棵樹的哪個節點被展開、展開到第幾級、節點當前的屬性是什麼。真是不知該用A、B、C還是用1、2、3來表示。

還好，發現了Java的對象序列化機制，問題迎刃而解，只需簡單的將每棵樹的根節點序列化保存到硬盤上，下次再通過反序列化後的根節點就可以輕鬆的構造出和原來一模一樣的樹來。

其實保存數據，尤其是複雜數據的保存正是對象序列化的典型應用。最近另一個項目就遇到了需要對非常複雜的數據進行存取，通過使用對象的序列化，問題同樣化難爲簡。

對象的序列化還有另一個容易被大家忽略的功能就是對象複製（Clone），Java中通過Clone機制可以複製大部分的對象，但是衆所周知，Clone有深層Clone和淺層Clone,如果你的對象非常非常複雜，假設有個100層的Collection（誇張了點），如果你想實現深層Clone，真是不敢想象，如果使用序列化，不會超過10行代碼就可以解決。

還有就是Swing組件，如果你有兩個很象很象（或是一模一樣）的比較難以構造的Swing組件，你該怎麼辦，也許你想到了Clone，但是偏偏Java的Swing組件沒有提供Clone方法。別急，使用序列化，6行代碼搞定：

ByteArrayOutputStream
byteOut = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream out
= new ObjectOutputStream(byteOut);
out.writeObject(combo);

ByteArrayInputStream byteIn = new ByteArrayInputStream(byteOut.toByteArray());
ObjectInputStream in
=new ObjectInputStream(byteIn);
JComboBox comb2 = (JComboBox)in.readObject();


雖然Java的序列化非常簡單、強大，但是要用好，還有很多地方需要注意。比如曾經序列化了一個對象，可由於某種原因，該類做了一點點改動，然後重新被編譯，那麼這時反序列化剛纔的對象，將會出現異常。

你可以通過添加serialVersionUID屬性來解決這個問題。如果你的類是個單態（Singleton）類，是否允許用戶通過序列化機制複製該類，如果不允許你需要謹慎對待該類的實現。


    /**
     * Clone Object
     * @param obj
     * @return
     * @throws Exception
     */
    private Object cloneObject(Object obj) throws Exception{
        ByteArrayOutputStream byteOut = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(byteOut);
        out.writeObject(obj);
       
        ByteArrayInputStream byteIn = new ByteArrayInputStream(byteOut.toByteArray());
        ObjectInputStream in =new ObjectInputStream(byteIn);
       
        return in.readObject();
    }

參考資料：

1.http://www-128.ibm.com/developerworks/cn/java/l-jpointer/index.html

2.http://www.softexam.cn/eschool/details.asp?id=10930