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Java如何複制對象

假如說你想複制一個簡單變量。很簡單:

int apples = 5;
		int pears = apples;
           

不僅僅是int類型,其它七種原始資料類型(boolean,char,byte,short,float,double.long)同樣适用于該類情況。

但是如果你複制的是一個對象,情況就有些複雜了。

假設說我是一個beginner,我會這樣寫:

class Student {
	private int number;

	public int getNumber() {
		return number;
	}

	public void setNumber(int number) {
		this.number = number;
	}
	
}
public class Test {
	
	public static void main(String args[]) {
		
		Student stu1 = new Student();
		stu1.setNumber(12345);
		Student stu2 = stu1;
		
		System.out.println("學生1:" + stu1.getNumber());
		System.out.println("學生2:" + stu2.getNumber());
	}
}
           

列印結果:

學生1:12345
學生2:12345
           

這裡我們自定義了一個學生類,該類隻有一個number字段。

我們建立了一個學生執行個體,然後将該值指派給stu2執行個體。(Student stu2 = stu1;)

再看看列印結果,作為一個新手,拍了拍胸腹,對象複制不過如此,

難道真的是這樣嗎?

我們試着改變stu2執行個體的number字段,再列印結果看看:

stu2.setNumber(54321);
	
		System.out.println("學生1:" + stu1.getNumber());
		System.out.println("學生2:" + stu2.getNumber());
           

列印結果:

學生1:54321
學生2:54321
           

這就怪了,為什麼改變學生2的學号,學生1的學号也發生了變化呢?

原因出在(stu2 = stu1) 這一句。該語句的作用是将stu1的引用指派給stu2,

這樣,stu1和stu2指向記憶體堆中同一個對象。如圖:

Java如何複制對象

那麼,怎樣才能達到複制一個對象呢?

是否記得萬類之王Object。它有11個方法,有兩個protected的方法,其中一個為clone方法。

該方法的簽名是:

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

因為每個類直接或間接的父類都是Object,是以它們都含有clone()方法,但是因為該方法是protected,是以都不能在類外進行通路。

要想對一個對象進行複制,就需要對clone方法覆寫。

一般步驟是(淺複制):

1. 被複制的類需要實作Clonenable接口(不實作的話在調用clone方法會抛出CloneNotSupportedException異常) 該接口為标記接口(不含任何方法)

2. 覆寫clone()方法,通路修飾符設為public。方法中調用super.clone()方法得到需要的複制對象,(native為本地方法)

下面對上面那個方法進行改造:

class Student implements Cloneable{
	private int number;

	public int getNumber() {
		return number;
	}

	public void setNumber(int number) {
		this.number = number;
	}
	
	@Override
	public Object clone() {
		Student stu = null;
		try{
			stu = (Student)super.clone();
		}catch(CloneNotSupportedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return stu;
	}
}
public class Test {
	
	public static void main(String args[]) {
		
		Student stu1 = new Student();
		stu1.setNumber(12345);
		Student stu2 = (Student)stu1.clone();
		
		System.out.println("學生1:" + stu1.getNumber());
		System.out.println("學生2:" + stu2.getNumber());
		
		stu2.setNumber(54321);
	
		System.out.println("學生1:" + stu1.getNumber());
		System.out.println("學生2:" + stu2.getNumber());
	}
}
           

列印結果:

學生1:12345
學生2:12345
學生1:12345
學生2:54321
           

如果你還不相信這兩個對象不是同一個對象,那麼你可以看看這一句:

System.out.println(stu1 == stu2); // false
           

上面的複制被稱為淺複制(Shallow Copy),還有一種稍微複雜的深度複制(deep copy):

我們在學生類裡再加一個Address類。

class Address  {
	private String add;

	public String getAdd() {
		return add;
	}

	public void setAdd(String add) {
		this.add = add;
	}
	
}

class Student implements Cloneable{
	private int number;

	private Address addr;
	
	public Address getAddr() {
		return addr;
	}

	public void setAddr(Address addr) {
		this.addr = addr;
	}

	public int getNumber() {
		return number;
	}

	public void setNumber(int number) {
		this.number = number;
	}
	
	@Override
	public Object clone() {
		Student stu = null;
		try{
			stu = (Student)super.clone();
		}catch(CloneNotSupportedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return stu;
	}
}
public class Test {
	
	public static void main(String args[]) {
		
		Address addr = new Address();
		addr.setAdd("杭州市");
		Student stu1 = new Student();
		stu1.setNumber(123);
		stu1.setAddr(addr);
		
		Student stu2 = (Student)stu1.clone();
		
		System.out.println("學生1:" + stu1.getNumber() + ",位址:" + stu1.getAddr().getAdd());
		System.out.println("學生2:" + stu2.getNumber() + ",位址:" + stu2.getAddr().getAdd());
	}
}
           

列印結果:

學生1:123,位址:杭州市
學生2:123,位址:杭州市
           

乍一看沒什麼問題,真的是這樣嗎?

我們在main方法中試着改變addr執行個體的位址。

addr.setAdd("西湖區");
		
		System.out.println("學生1:" + stu1.getNumber() + ",位址:" + stu1.getAddr().getAdd());
		System.out.println("學生2:" + stu2.getNumber() + ",位址:" + stu2.getAddr().getAdd());
           

列印結果:

學生1:123,位址:杭州市
學生2:123,位址:杭州市
學生1:123,位址:西湖區
學生2:123,位址:西湖區
           

這就奇怪了,怎麼兩個學生的位址都改變了?

原因是淺複制隻是複制了addr變量的引用,并沒有真正的開辟另一塊空間,将值複制後再将引用傳回給新對象。

是以,為了達到真正的複制對象,而不是純粹引用複制。我們需要将Address類可複制化,并且修改clone方法,完整代碼如下:

package abc;

class Address implements Cloneable {
	private String add;

	public String getAdd() {
		return add;
	}

	public void setAdd(String add) {
		this.add = add;
	}
	
	@Override
	public Object clone() {
		Address addr = null;
		try{
			addr = (Address)super.clone();
		}catch(CloneNotSupportedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return addr;
	}
}

class Student implements Cloneable{
	private int number;

	private Address addr;
	
	public Address getAddr() {
		return addr;
	}

	public void setAddr(Address addr) {
		this.addr = addr;
	}

	public int getNumber() {
		return number;
	}

	public void setNumber(int number) {
		this.number = number;
	}
	
	@Override
	public Object clone() {
		Student stu = null;
		try{
			stu = (Student)super.clone();	//淺複制
		}catch(CloneNotSupportedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		stu.addr = (Address)addr.clone();	//深度複制
		return stu;
	}
}
public class Test {
	
	public static void main(String args[]) {
		
		Address addr = new Address();
		addr.setAdd("杭州市");
		Student stu1 = new Student();
		stu1.setNumber(123);
		stu1.setAddr(addr);
		
		Student stu2 = (Student)stu1.clone();
		
		System.out.println("學生1:" + stu1.getNumber() + ",位址:" + stu1.getAddr().getAdd());
		System.out.println("學生2:" + stu2.getNumber() + ",位址:" + stu2.getAddr().getAdd());
		
		addr.setAdd("西湖區");
		
		System.out.println("學生1:" + stu1.getNumber() + ",位址:" + stu1.getAddr().getAdd());
		System.out.println("學生2:" + stu2.getNumber() + ",位址:" + stu2.getAddr().getAdd());
	}
}
           

列印結果:

學生1:123,位址:杭州市
學生2:123,位址:杭州市
學生1:123,位址:西湖區
學生2:123,位址:杭州市
           

這樣結果就符合我們的想法了。

最後我們可以看看API裡其中一個實作了clone方法的類:

java.util.Date:

/**
     * Return a copy of this object.
     */
    public Object clone() {
        Date d = null;
        try {
            d = (Date)super.clone();
            if (cdate != null) {
                d.cdate = (BaseCalendar.Date) cdate.clone();
            }
        } catch (CloneNotSupportedException e) {} // Won't happen
        return d;
    }
           

該類其實也屬于深度複制。