关于Java中的HashMap的深浅拷贝的测试与几点思考

Posted 2020-09-11 油焖大黄瓜

0、前言

工作忙起来后，许久不看算法，竟然DFA敏感词算法都要看好一阵才能理解。。。真是和三阶魔方还原手法一样，田园将芜，非常可惜啊。

在DFA算法中，第一步是需要理解它的数据结构，在此基础上，涉及到一些Hashmap的赋值。这里的赋值非常有趣，三个Hashmap翻来覆去赋值，就解决了敏感词表的初始化。

里面都是属于下文中的Hashmap“浅拷贝”，那么究竟Java中的Hashmap有哪些拷贝方法呢？

1、测试代码

HashMap hm_source = new HashMap();
HashMap hm_clone = new HashMap();
hm_source.put("1", "1");
        
// hashmap deep clone method 1
hm_clone = (HashMap)hm_source.clone();
// hashmap deep clone method 2
hm_clone.putAll(hm_source);// hashmap shadow clone
// hm_b = hm_a;

hm_source.put("2", "2");
System.out.println("hm_source增加元素后，hm_source:"+hm_source);
System.out.println("hm_source增加元素后，hm_clone:"+hm_clone);

System.out.println("是否指向同一内存地址:"+(hm_source==hm_clone));
System.out.println("第一个元素是否指向同一内存地址:"+(hm_source.get(1)==hm_clone.get(1)));

上面介绍了两种Hashmap深拷贝的方法，分别是hashmap.clone()和hashmap.putAll(hm_source)，效果一样，输出如下：

hm_source增加元素后，hm_source:{1=1, 2=2}
hm_source增加元素后，hm_clone:{1=1}
是否指向同一内存地址:false
第一个元素是否指向同一内存地址:true

那么浅拷贝呢？（代码中注释的那段，直接等号=赋值），输出如下：

hm_source增加元素后，hm_source:{1=1, 2=2}
hm_source增加元素后，hm_clone:{1=1, 2=2}
是否指向同一内存地址:true
第一个元素是否指向同一内存地址:true

2、输出解析

不难发现，深浅拷贝确实如其名，

深拷贝：两个Hashmap对象似乎彻底无关，互相增加修改元素后，都不影响对方；

浅拷贝：两个Hashmap对象就是“软链接ln”，互相牵制，你改动了，我也跟着变。

3、上述猜想是否正确？

我党的思想路线是实事求是，预想剖析根本区别，大家可以看看JDK clone函数的源码。

但是从现象我们得到的初步结论有几点：

1. 浅拷贝的两个对象使用的内存地址相同，深拷贝的对象地址“另立门户”；
2. 深拷贝的两个对象也不完全“彻底无关”，仅仅是复制了元素的引用；

关于结论3.2，我也是在 HashMap的clone方法 博文中学习到了，里面使用的Hashmap元素是Bean类型的，深拷贝下的元素修改，也会“打断骨头连着筋”地让两个Hashmap同时更新。

但是仅限于“元素修改”，如若“元素增删”，那两个Hashmap对象就“翻脸不认人”了，不会同步更新。

4、hashmap.clone()

JDK是个难得的学习材料，源码还是要读的。现在也粘贴过来，做一些记录。

/**
     * Returns a shallow copy of this <tt>HashMap</tt> instance: the keys and
     * values themselves are not cloned.
     * 【咱们中文叫“深拷贝”，老外美其名曰“拷贝一份实例的‘浅拷贝‘”，更加严谨】
     * @return a shallow copy of this map
     */
    @SuppressWarnings("unchecked")
    @Override
    public Object clone() {
        HashMap<K,V> result;
        try {
            result = (HashMap<K,V>)super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            // this shouldn‘t happen, since we are Cloneable
            throw new InternalError(e);
        }
        result.reinitialize();
        result.putMapEntries(this, false);
        return result;
    }

/**
     * Implements Map.putAll and Map constructor
     *
     * @param m the map
     * @param evict false when initially constructing this map, else
     * true (relayed to method afterNodeInsertion).
     */
    final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {
        int s = m.size();
        if (s > 0) {
            if (table == null) { // pre-size
                float ft = ((float)s / loadFactor) + 1.0F;
                int t = ((ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY) ?
                         (int)ft : MAXIMUM_CAPACITY);
                if (t > threshold)
                    threshold = tableSizeFor(t);
            }
            else if (s > threshold)
                resize();
            for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet()) {
                K key = e.getKey();
                V value = e.getValue();
//【putVal方法里面我初步扫了一下，也未涉及Hashmap instance对象的新建，是一些Hashmap结构中的Node的新建】
                putVal(hash(key), key, value, false, evict);
            }
        }
    }

以代码最终解释权由JDK1.8.x所有。