面试深拷贝与浅拷贝的实现原理
Posted 逆流°只是风景-bjhxcc
tags:
篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了面试深拷贝与浅拷贝的实现原理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
文章目录
前言
深拷贝与浅拷贝的问题，也是面试中的常客。虽然大家都知道两者表现形式不同点在哪里，但是很少去深究其底层原理，也不知道怎么才能优雅的实现一个深拷贝。
其实工作中也常常需要实现深拷贝，今天就带大家一块深入剖析一下深拷贝与浅拷贝的实现原理，并手把手教你怎么优雅的实现深拷贝。
1. 什么是深拷贝与浅拷贝
浅拷贝： 只拷贝栈内存中的数据，不拷贝堆内存中数据。
深拷贝： 既拷贝栈内存中的数据，又拷贝堆内存中的数据。
2. 浅拷贝的实现原理
由于浅拷贝只拷贝了栈内存中数据，栈内存中存储的都是基本数据类型，堆内存中存储了数组、引用数据类型等。
使用代码验证一下：
想要实现clone功能，需要实现 Cloneable 接口，并重写 clone 方法。
- 先创建一个用户类
// 用户的实体类，用作验证
public class User implements Cloneable
private String name;
// 每个用户都有一个工作
private Job job;
public String getName()
return name;
public void setName(String name)
this.name = name;
public Job getJob()
return job;
public void setJob(Job job)
this.job = job;
@Override
public User clone() throws CloneNotSupportedException
User user = (User) super.clone();
return user;
- 再创建一个工作类
// 工作的实体类，并没有实现Cloneable接口
public class Job
private String content;
public String getContent()
return content;
public void setContent(String content)
this.content = content;
- 测试浅拷贝
/**
* @author
* @apiNote Java浅拷贝示例
**/
public class Demo
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException
// 1. 创建用户对象，"name":"demo","job":"content":"开发"
User user1 = new User();
user1.setName("demo");
Job job1 = new Job();
job1.setContent("开发");
user1.setJob(job1);
// 2. 拷贝用户对象，name修改为"张三"，工作内容修改"测试"
User user2 = user1.clone();
user2.setName("张三");
Job job2 = user2.getJob();
job2.setContent("测试");
// 3. 输出结果
System.out.println("user原对象= " + user1);
System.out.println("user拷贝对象= " + user2);
输出结果：
user原对象= "name":"demo","job":"content":"测试"
user拷贝对象= "name":"张三","job":"content":"测试"
从结果中可以看出，对象拷贝把name修改为”张三“，原对象并没有变，name是String类型，是基本数据类型，存储在栈内存中。对象拷贝了一份新的栈内存数据，修改并不会影响原对象。
然后对象拷贝把Job中content修改为”测试“，原对象也跟着变了，原因是Job是引用类型，存储在堆内存中。对象拷贝和原对象指向的同一个堆内存的地址，所以修改会影响到原对象。
3. 深拷贝的实现原理
深拷贝是既拷贝栈内存中的数据，又拷贝堆内存中的数据。
实现深拷贝有很多种方法，下面就详细讲解一下，看使用哪种方式更方便快捷。
3.1 实现Cloneable接口
通过实现Cloneable接口来实现深拷贝是最常见的。
想要实现clone功能，需要实现Cloneable接口，并重写clone方法。
- 先创建一个用户类
// 用户的实体类，用作验证
public class User implements Cloneable
private String name;
// 每个用户都有一个工作
private Job job;
public String getName()
return name;
public void setName(String name)
this.name = name;
public Job getJob()
return job;
public void setJob(Job job)
this.job = job;
@Override
public User clone() throws CloneNotSupportedException
User user = (User) super.clone();
// User对象中所有引用类型属性都要执行clone方法
user.setJob(user.getJob().clone());
return user;
- 再创建一个工作类
// 工作的实体类，需要实现Cloneable接口
public class Job implements Cloneable
private String content;
public String getContent()
return content;
public void setContent(String content)
this.content = content;
@Override
protected Job clone() throws CloneNotSupportedException
return (Job) super.clone();
- 测试浅拷贝
/**
* @author
* @apiNote Java深拷贝示例
**/
public class Demo
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException
// 1. 创建用户对象，"name":"demo","job":"content":"开发"
User user1 = new User();
user1.setName("demo");
Job job1 = new Job();
job1.setContent("开发");
user1.setJob(job1);
// 2. 拷贝用户对象，name修改为"张三"，工作内容修改"测试"
User user2 = user1.clone();
user2.setName("张三");
Job job2 = user2.getJob();
job2.setContent("测试");
// 3. 输出结果
System.out.println("user原对象= " + user1);
System.out.println("user拷贝对象= " + user2);
输出结果：
user原对象= "name":"demo","job":"content":"开发"
user拷贝对象= "name":"张三","job":"content":"测试"
从结果中可以看出，user拷贝对象修改了name属性和Job对象中内容，都没有影响到原对象，实现了深拷贝。
通过实现Cloneable接口的方式来实现深拷贝，是Java中最常见的实现方式。
缺点是： 比较麻烦，需要所有实体类都实现Cloneable接口，并重写clone方法。如果实体类中新增了一个引用对象类型的属性，还需要添加到clone方法中。如果继任者忘了修改clone方法，相当于挖了一个坑。
3.2 使用JSON字符串转换
实现方式就是：
- 先把user对象转换成json字符串
- 再把json字符串转换成user对象
这是个偏方，但是偏方治大病，使用起来非常方便，一行代码即可实现。
下面使用fastjson实现，使用Gson、Jackson也是一样的：
import com.alibaba.fastjson.JSON;
/**
* @author
* @apiNote Java深拷贝示例
**/
public class Demo
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException
// 1. 创建用户对象，"name":"demo","job":"content":"开发"
User user1 = new User();
user1.setName("demo");
Job job1 = new Job();
job1.setContent("开发");
user1.setJob(job1);
2. 拷贝用户对象，name修改为"张三"，工作内容修改"测试"
User user2 = JSON.parseObject(JSON.toJSONString(user1), User.class);
user2.setName("张三");
Job job2 = user2.getJob();
job2.setContent("测试");
// 3. 输出结果
System.out.println("user原对象= " + JSON.toJSONString(user1));
System.out.println("user拷贝对象= " + JSON.toJSONString(user2));
输出结果：
user原对象= "name":"demo","job":"content":"开发"
user拷贝对象= "name":"张三","job":"content":"测试"
从结果中可以看出，user拷贝对象修改了name属性和Job对象中内容，并没有影响到原对象，实现了深拷贝。
3.3 集合实现深拷贝
再说一下Java集合怎么实现深拷贝？
其实非常简单，只需要初始化新对象的时候，把原对象传入到新对象的构造方法中即可。
以最常用的ArrayList为例：
/**
* @author
* @apiNote Java深拷贝示例
**/
public class Demo
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException
// 1. 创建原对象
List<User> userList = new ArrayList<>();
// 2. 创建深拷贝对象
List<User> userCopyList = new ArrayList<>(userList);
总结
本文介绍了什么是浅拷贝和深拷贝，以及其实现原理希望对你有帮助，欢迎评论区互动留言。
JS深拷贝与浅拷贝的区别，实现深拷贝的几种方法
壹 ❀ 引
如何区分深拷贝与浅拷贝，简单点来说，就是假设B复制了A，当修改A时，看B是否会发生变化，如果B也跟着变了，说明这是浅拷贝，拿人手短，如果B没变，那就是深拷贝，自食其力。
此篇文章中也会简单阐述到栈堆，基本数据类型与引用数据类型，因为这些概念能更好的让你理解深拷贝与浅拷贝。
我们来举个浅拷贝例子：
let a=[0,1,2,3,4], b=a; console.log(a===b); a[0]=1; console.log(a,b);
嗯？明明b复制了a，为啥修改数组a，数组b也跟着变了，这里我不禁陷入了沉思。
那么这里，就得引入基本数据类型与引用数据类型的概念了。
贰 ❀ 基本数据与复杂(引用)数据
面试常问，基本数据类型有哪些，number，string，boolean，null，undefined，symbol以及未来ES10新增的BigInt(任意精度整数)七类。
引用数据类型(Object类)有常规名值对的无序对象{a:1}，数组[1,2,3]，以及函数等。
而这两类数据存储分别是这样的：
a.基本类型--名值存储在栈内存中，例如let a=1;
当你b=a复制时，栈内存会新开辟一个内存，例如这样：
所以当你此时修改a=2，对b并不会造成影响，因为此时的b已自食其力，翅膀硬了，不受a的影响了。当然，let a=1,b=a;虽然b不受a影响，但这也算不上深拷贝，因为深拷贝本身只针对较为复杂的object类型数据。
b.引用数据类型--名存在栈内存中，值存在于堆内存中，但是栈内存会提供一个引用的地址指向堆内存中的值，我们以上面浅拷贝的例子画个图：
当b=a进行拷贝时，其实复制的是a的引用地址，而并非堆里面的值。
而当我们a[0]=1时进行数组修改时，由于a与b指向的是同一个地址，所以自然b也受了影响，这就是所谓的浅拷贝了。
那，要是在堆内存中也开辟一个新的内存专门为b存放值，就像基本类型那样，岂不就达到深拷贝的效果了
叁 ❀ 实现简单的深拷贝
1.我们怎么去实现深拷贝呢，这里可以递归递归去复制所有层级属性。
这么我们封装一个深拷贝的函数(PS：只是一个基本实现的展示，并非最佳实践)
function deepClone(obj){ let objClone = Array.isArray(obj)?[]:{}; if(obj && typeof obj==="object"){ for(key in obj){ if(obj.hasOwnProperty(key)){ //判断ojb子元素是否为对象，如果是，递归复制 if(obj[key]&&typeof obj[key] ==="object"){ objClone[key] = deepClone(obj[key]); }else{ //如果不是，简单复制 objClone[key] = obj[key]; } } } } return objClone; } let a=[1,2,3,4], b=deepClone(a); a[0]=2; console.log(a,b);
可以看到
跟之前想象的一样，现在b脱离了a的控制，不再受a影响了。
这里再次强调，深拷贝，是拷贝对象各个层级的属性，可以看个例子。JQ里有一个extend方法也可以拷贝对象，我们来看看
let a=[1,2,3,4], b=a.slice(); a[0]=2; console.log(a,b);
那是不是说slice方法也是深拷贝了，毕竟b也没受a的影响，上面说了，深拷贝是会拷贝所有层级的属性，还是这个例子，我们把a改改
let a=[0,1,[2,3],4], b=a.slice();
a[0]=1; a[2][0]=1; console.log(a,b);
拷贝的不彻底啊，b对象的一级属性确实不受影响了，但是二级属性还是没能拷贝成功，仍然脱离不了a的控制，说明slice根本不是真正的深拷贝。
这里引用知乎问答里面的一张图
第一层的属性确实深拷贝，拥有了独立的内存，但更深的属性却仍然公用了地址，所以才会造成上面的问题。
同理，concat方法与slice也存在这样的情况，他们都不是真正的深拷贝，这里需要注意。
2.除了递归，我们还可以借用JSON对象的parse和stringify
function deepClone(obj){ let _obj = JSON.stringify(obj), objClone = JSON.parse(_obj); return objClone } let a=[0,1,[2,3],4], b=deepClone(a); a[0]=1; a[2][0]=1; console.log(a,b);
可以看到，这下b是完全不受a的影响了。
附带说下，JSON.stringify与JSON.parse除了实现深拷贝，还能结合localStorage实现对象数组存储。有兴趣可以阅读博主这篇文章。
localStorage存储数组，对象，localStorage,sessionStorage存储数组对象
3.除了上面两种方法之外，我们还可以借用JQ的extend方法。
$.extend( [deep ], target, object1 [, objectN ] )
deep表示是否深拷贝，为true为深拷贝，为false，则为浅拷贝
target Object类型 目标对象，其他对象的成员属性将被附加到该对象上。
object1 objectN可选。 Object类型 第一个以及第N个被合并的对象。
let a=[0,1,[2,3],4], b=$.extend(true,[],a); a[0]=1; a[2][0]=1; console.log(a,b);
可以看到，效果与上面方法一样，只是需要依赖JQ库。
说了这么多，了解深拷贝也不仅仅是为了应付面试题，在实际开发中也是非常有用的。例如后台返回了一堆数据，你需要对这堆数据做操作，但多人开发情况下，你是没办法明确这堆数据是否有其它功能也需要使用，直接修改可能会造成隐性问题，深拷贝能帮你更安全安心的去操作数据，根据实际情况来使用深拷贝，大概就是这个意思。
肆 ❀ 总
那么到这里，我们知道了深拷贝与浅拷贝的区别，同时从数据存储规则来解释，也明白了为什么要使用深拷贝；其次，我们知道了几种简单粗暴的深拷贝办法，也明白在何种情况下我们应该使用深拷贝。
对于文章中简单提及的栈堆概念，我专门整理了一篇关于JS内存空间的文章，若有兴趣欢迎阅读 JS 从内存空间谈到垃圾回收机制 这篇文章。
其实stringify与parse在日常开发中使用特别频繁，如果大家对于它两还有不解，可以阅读博主 json.stringify()的妙用，json.stringify()与json.parse()的区别 这篇文章。
伍 ❀ 参考
本文算是个人对于深浅拷贝的学习笔记整理，这里借用了以下资料的思想。
js面试题：实现对象深度克隆（deepClone）的三种方案
以上是关于面试深拷贝与浅拷贝的实现原理的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章