Object.clone() 的逐个字段复制是啥？

Posted 2023-02-22

【中文标题】Object.clone() 的逐个字段复制是啥？

【英文标题】：What is this field-by-field copy done by Object.clone()?Object.clone() 的逐个字段复制是什么？

【发布时间】：2011-02-22 20:05:42

【问题描述】：

在 Effective Java 中，作者指出：

如果一个类实现了 Cloneable， 对象的克隆方法返回一个 对象的逐个字段副本； 否则它会抛出 CloneNotSupportedException。

我想知道的是他对逐字段复制的含义。这是否意味着如果该类在内存中有 X 个字节，它只会复制那块内存？如果是，那么我可以假设原始类的所有值类型都将被复制到新对象中吗？

class Point implements Cloneable
    private int x;
    private int y;

    @Override
    public Point clone() 
        return (Point)super.clone();
    

如果Object.clone() 所做的是逐个字段复制Point 类，我会说我不需要显式复制字段x 和y，即上面显示的代码足以克隆Point 类。也就是说，下面这段代码是多余的：

@Override
public Point clone() 
    Point newObj = (Point)super.clone();
    newObj.x = this.x; //redundant
    newObj.y = this.y; //redundant

我说的对吗？

我知道克隆对象的引用会自动指向原始对象的引用指向的位置，我只是不确定值类型具体会发生什么。如果有人能清楚地说明Object.clone() 的算法规范是什么（用简单的语言），那就太好了。

【参考方案1】：

是的，逐个字段复制确实意味着当它创建新的（克隆的）对象时，JVM 会将每个字段的值从原始对象复制到克隆对象中。不幸的是，这确实意味着你有一个浅拷贝。如果你想要一个深拷贝，你可以重写 clone 方法。

class Line implements Cloneable 

    private Point start;
    private Point end;

    public Line() 
        //Careful: This will not happen for the cloned object
        SomeGlobalRegistry.register(this);
    

    @Override
    public Line clone() 
        //calling super.clone is going to create a shallow copy.
        //If we want a deep copy, we must clone or instantiate
        //the fields ourselves
        Line line = (Line)super.clone();
        //assuming Point is cloneable. Otherwise we will
        //have to instantiate and populate it's fields manually
        line.start = this.start.clone();
        line.end = this.end.clone;
        return line;
    

关于克隆的另一件重要的事情是，克隆对象的构造函数永远不会被调用（只复制字段）。因此，如果构造函数初始化了一个外部对象，或者将该对象注册到某个注册表中，那么克隆对象就不会发生这种情况。

我个人更喜欢不使用 Java 的克隆。相反，我通常创建自己的“复制”方法。

【讨论】：

为什么不用Java的克隆，自己写方法呢？有什么具体原因吗？

阅读有效的 Java。有很多。

@zengr 因为 clone() 不会创建深拷贝，所以我必须自己实现 clone 方法的主体，还要承担 Cloneable 和 CloneNotSupportedException 的负担。除此之外，还有一些其他问题，为什么我选择创建自己的方法。 《Effective Java》中对它们进行了很好的解释

原语为我们完成了吗？还是我们也需要显式复制它们？

【参考方案2】：

这意味着一个浅拷贝——字段被复制，但如果你有任何引用，这些指向的内容不会被复制——你将有两个对同一个对象的引用，一个在旧对象中，一个在旧对象中新的，克隆的对象。但是，对于具有原始类型的字段，该字段就是数据本身，因此无论如何都会被复制。

【讨论】：

正确，但如果 clone 方法没有像 super.clone() 那样实现，它可能不会实现到合约中。

啊，是的，这当然是真的。我注意到在示例中他扩展了 Cloneable，这似乎不正确——您将实现它然后覆盖 Cloneable 方法（也许扩展 Cloneable 是它在 Java 1 中的工作方式？）。我想实现这个是说“嘿，我有这种特殊的可克隆性质，我正确克隆并在我的克隆方法中进行手动深度复制”。但是，除非您覆盖，否则正如您所说，来自对象的 clone() 会执行浅拷贝。

【参考方案3】：

newObj.x = this.x; //redundant
newObj.y = this.y; //redundant

没错——这些都是多余的，因为它们已经被 Object 的 clone() 方法复制了。

将其视为数据副本是正确的。原始类型被复制，引用也被复制，因此它们指向同一个对象。例如，

class A implements Cloneable 
  Object someObject;


A a = new A();
a.someObject = new Object();

A cloneA = (A)a.clone();
assert a.someObject==cloneA.someObject;

【参考方案4】：

默认克隆执行值的浅拷贝。对于原始值，这就足够了，不需要额外的工作。

对于对象，浅拷贝意味着只拷贝引用。因此，在这些情况下，通常需要深拷贝。例外情况是引用指向不可变对象时。不可变对象不能改变其明显的状态，因此可以安全地复制它们的引用。例如，这适用于 String、Integer、Float、枚举（如果没有被错误地设置为可变）。