Java中的深拷贝和浅拷贝

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java中的深拷贝和浅拷贝相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

目录

🍎引出拷贝

🍎浅拷贝

🍎深拷贝

🍎总结

引出拷贝

现在有一个学生类和书包类，在学生类中有引用类型的书包变量：

class SchoolBag 
    private String brand;   //书包的品牌
    private int size;   //书包的尺寸
    //getter、setter略

    public SchoolBag(String brand, int size) 
        this.brand = brand;
        this.size = size;
    

    @Override
    public String toString() 
        return "SchoolBag" +
                "brand='" + brand + '\\'' +
                ", size=" + size +
                '';
    


class Student 
    private String name;
    private int age;
    private SchoolBag schoolBag;

    public Student(String name, int age, SchoolBag schoolBag) 
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.schoolBag = schoolBag;
    

    //getter、setter略

    @Override
    public String toString() 
        return "Student" +
                "name='" + name + '\\'' +
                ", age=" + age +
                ", schoolBag=" + schoolBag +
                '';

创建一个学生对象，现在想在内存中拷贝一份和这个学生对象指向的对象相同的对象，那么应该怎么去做呢？

可能我们会像下边这样写：

...
Student stu1 = new Student("张华",18,new SchoolBag("小米",4));
//直接创建一个新的引用指向这个stu1指向的对象
Student stu2 = stu1;

这显然是错误的，这从内存的分布上就可以知道，stu1与stu2虽然是两个不同的引用变量，但是指向的是堆内存中的同一块空间或者说指向的是同一个对象，并没有真正实现克隆的效果。它们两个引用和引用对象在内存中的关系如图：

那么要怎么实现对象内存的拷贝呢？

浅拷贝

 我们可以通过使用Java中的clone方法，该clone方法是Object类中定义的，因此我们只需要在自己的类中重写这个方法，就可以实现对象的拷贝。但是clone方法的使用，并不只是单纯的重写就可以实现效果的，下面我们依次来看：

1.待克隆对象所在类重写clone方法

class Student 
    private String name;
    private int age;
    private SchoolBag schoolBag;

    public Student(String name, int age, SchoolBag schoolBag) 
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.schoolBag = schoolBag;
    

    //getter、setter略

    @Override
    public String toString() 
        return "Student" +
                "name='" + name + '\\'' +
                ", age=" + age +
                ", schoolBag=" + schoolBag +
                '';
    

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException 
        return super.clone();

调用重写的clone方法，克隆对象，会发现，报错了：

哦😂，原来还得让待克隆对象所在类实现Cloneable接口，但是当我们查看这个接口的内容时，却发现这是一个空接口：

为什么是一个空接口呢？

这里可以记作它是一个标记接口，实现Cloneable接口的类被标记为可以被clone的类。

现在我们让Student类实现Cloneable接口再试试看能不能克隆成功。

2.实现Cloneable接口

class Student implements Cloneable
    private String name;
    private int age;
    private SchoolBag schoolBag;

    public Student(String name, int age, SchoolBag schoolBag) 
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.schoolBag = schoolBag;
    

    //getter、setter略

    @Override
    public String toString() 
        return "Student" +
                "name='" + name + '\\'' +
                ", age=" + age +
                ", schoolBag=" + schoolBag +
                '';
    

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException 
        return super.clone();

现在再次尝试clone，嗯...又报错了......

原来时异常，我们把异常抛给JVM一下：

 啊，还报错...

原来是clone方法的返回类型时Object：

 我们进行向下转型，然后进行克隆输出会发现克隆成功了：

 现在克隆出来的对象以及原型在内存中因该是这样分布的：

当我们修改stu1对象中的schoolbag成员变量后再进行对象的输出，会发现stuClone对象的schoolbag中的值也发生了变化，这是为什么？？？？？

 这是因为clone出来的stuClone对象和stu1对象的引用成员变量schoolbag指向的还是同一片内存空间，二者还是共享这一片内存空间。
 

因此我们可以得到何为浅拷贝？

当引用变量指向的对象中还包含引用变量时，如果只对当前的外部的引用变量进行clone，克隆出来对象的基本数据类型都会被正常拷贝；而内部的引用变量只是将引用的值clone给了另一个clone对象的引用，因此无法在真正意义上实现对象的拷贝，下面我们来解决这种clone后仍存在成员变量有内存共享的问题。

深拷贝

既然clone方法能够实现对对象的拷贝，那么我们在引用变量内部的引用变量身上再使用一次clone方法不就可以解决这种浅拷贝问题了吗？

现在我们进行上述操作，让SchoolBag类重写clone方法并且实现标记接口Cloneable：

class SchoolBag implements Cloneable
    private String brand;   //书包的品牌
    private int size;   //书包的尺寸
    //getter、setter略

    public SchoolBag(String brand, int size) 
        this.brand = brand;
        this.size = size;
    

    @Override
    public String toString() 
        return "SchoolBag" +
                "brand='" + brand + '\\'' +
                ", size=" + size +
                '';
    

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException 
        return super.clone();

在对Student对象进行克隆是也对其中的引用成员变量进行克隆，我们只需要在Student类的clone方法中这样写就可以了：

class Student 
    ...
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException 
        Student stuClone = (Student)super.clone();
        SchoolBag schoolbagClone = (SchoolBag) this.schoolBag.clone();
        stuClone.setSchoolBag(schoolbagClone);
        return stuClone;
    
    ...

现在我们在进行stu对象的schoolbag修改后的输出，会发现stu1对象的修改已经不会影响stuClone对象了，二者之间已经没有共享的存储空间了：

 此时这两个对象的内存布局图如下：

 因此我们可以得到何为深拷贝？

深拷贝进行后，进行拷贝的对象与拷贝出来的对象之间没有共享的一片存储空间，二者独立存在，对其中任何一方的修改都不会影响另外一方。

总结

拷贝实现方法clone的使用步骤以及注意事项：

  1. 实现Cloneable标记接口，重写Object类中的clone方法
  2. 捕获处理或抛出使用clone方法带来的异常
  3. 将克隆猴返回的Object类型的对象向下转型为克隆类型
  4. 如果克隆对象的内部还有引用类型，则需要对内部的引用类型也按照上述1，2，3步骤在自己的clone方法中进行克隆返回。

浅谈Java中的深拷贝和浅拷贝

　　浅谈Java中的深拷贝和浅拷贝（转载）

原文链接：

http://blog.csdn.net/tounaobun/article/details/8491392

假如说你想复制一个简单变量。很简单：

 

[java] view plaincopyprint?
  1. int apples = 5; 
  2. int pears = apples; 
		int apples = 5;
		int pears = apples;

 

不仅仅是int类型，其它七种原始数据类型(boolean,char,byte,short,float,double.long)同样适用于该类情况。

 

但是如果你复制的是一个对象，情况就有些复杂了。

 

假设说我是一个beginner，我会这样写：

 

[java] view plaincopyprint?
  1. class Student { 
  2.     private int number; 
  3.  
  4.     public int getNumber() { 
  5.         return number; 
  6.     } 
  7.  
  8.     public void setNumber(int number) { 
  9.         this.number = number; 
  10.     } 
  11.      
  12. } 
  13. public class Test { 
  14.      
  15.     public static void main(String args[]) { 
  16.          
  17.         Student stu1 = new Student(); 
  18.         stu1.setNumber(12345); 
  19.         Student stu2 = stu1; 
  20.          
  21.         System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber()); 
  22.         System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber()); 
  23.     } 
  24. } 
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("学生1:" + stu1.getNumber());
		System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());
	}
}

 

 

打印结果：

 

[plain] view plaincopyprint?
  1. 学生1:12345 
  2. 学生2:12345 
学生1:12345
学生2:12345

 

这里我们自定义了一个学生类，该类只有一个number字段。

我们新建了一个学生实例，然后将该值赋值给stu2实例。(Student stu2 = stu1;)

再看看打印结果，作为一个新手，拍了拍胸腹，对象复制不过如此，

难道真的是这样吗？

 

我们试着改变stu2实例的number字段，再打印结果看看：

 

[java] view plaincopyprint?
  1. stu2.setNumber(54321); 
  2.  
  3. System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber()); 
  4. System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber()); 
		stu2.setNumber(54321);
	
		System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
		System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());

打印结果:

 

 

[plain] view plaincopyprint?
  1. 学生1:54321 
  2. 学生2:54321 
学生1:54321
学生2:54321

这就怪了，为什么改变学生2的学号，学生1的学号也发生了变化呢？

 

 

原因出在(stu2 = stu1) 这一句。该语句的作用是将stu1的引用赋值给stu2，

这样，stu1和stu2指向内存堆中同一个对象。如图：

技术分享

 

 

那么，怎样才能达到复制一个对象呢？

是否记得万类之王Object。它有11个方法，有两个protected的方法，其中一个为clone方法。

该方法的签名是：

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

 

因为每个类直接或间接的父类都是Object，因此它们都含有clone()方法，但是因为该方法是protected，所以都不能在类外进行访问。

要想对一个对象进行复制，就需要对clone方法覆盖。

 

一般步骤是（浅复制）：

1. 被复制的类需要实现Clonenable接口（不实现的话在调用clone方法会抛出CloneNotSupportedException异常) 该接口为标记接口(不含任何方法)

2. 覆盖clone()方法，访问修饰符设为public。方法中调用super.clone()方法得到需要的复制对象，（native为本地方法)

 

下面对上面那个方法进行改造：

 

[java] view plaincopyprint?
  1. class Student implements Cloneable{ 
  2.     private int number; 
  3.  
  4.     public int getNumber() { 
  5.         return number; 
  6.     } 
  7.  
  8.     public void setNumber(int number) { 
  9.         this.number = number; 
  10.     } 
  11.      
  12.     @Override 
  13.     public Object clone() { 
  14.         Student stu = null; 
  15.         try{ 
  16.             stu = (Student)super.clone(); 
  17.         }catch(CloneNotSupportedException e) { 
  18.             e.printStackTrace(); 
  19.         } 
  20.         return stu; 
  21.     } 
  22. } 
  23. public class Test { 
  24.      
  25.     public static void main(String args[]) { 
  26.          
  27.         Student stu1 = new Student(); 
  28.         stu1.setNumber(12345); 
  29.         Student stu2 = (Student)stu1.clone(); 
  30.          
  31.         System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber()); 
  32.         System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber()); 
  33.          
  34.         stu2.setNumber(54321); 
  35.      
  36.         System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber()); 
  37.         System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber()); 
  38.     } 
  39. } 
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("学生1:" + stu1.getNumber());
		System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());
		
		stu2.setNumber(54321);
	
		System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
		System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());
	}
}

打印结果：

 

 

[plain] view plaincopyprint?
  1. 学生1:12345 
  2. 学生2:12345 
  3. 学生1:12345 
  4. 学生2:54321 
学生1:12345
学生2:12345
学生1:12345
学生2:54321

如果你还不相信这两个对象不是同一个对象，那么你可以看看这一句：

 

 

[java] view plaincopyprint?
  1. System.out.println(stu1 == stu2); // false 
		System.out.println(stu1 == stu2); // false

 

上面的复制被称为浅复制(Shallow Copy)，还有一种稍微复杂的深度复制(deep copy)：

我们在学生类里再加一个Address类。

 

[java] view plaincopyprint?
  1. class Address  { 
  2.     private String add; 
  3.  
  4.     public String getAdd() { 
  5.         return add; 
  6.     } 
  7.  
  8.     public void setAdd(String add) { 
  9.         this.add = add; 
  10.     } 
  11.      
  12. } 
  13.  
  14. class Student implements Cloneable{ 
  15.     private int number; 
  16.  
  17.     private Address addr; 
  18.      
  19.     public Address getAddr() { 
  20.         return addr; 
  21.     } 
  22.  
  23.     public void setAddr(Address addr) { 
  24.         this.addr = addr; 
  25.     } 
  26.  
  27.     public int getNumber() { 
  28.         return number; 
  29.     } 
  30.  
  31.     public void setNumber(int number) { 
  32.         this.number = number; 
  33.     } 
  34.      
  35.     @Override 
  36.     public Object clone() { 
  37.         Student stu = null; 
  38.         try{ 
  39.             stu = (Student)super.clone(); 
  40.         }catch(CloneNotSupportedException e) { 
  41.             e.printStackTrace(); 
  42.         } 
  43.         return stu; 
  44.     } 
  45. } 
  46. public class Test { 
  47.      
  48.     public static void main(String args[]) { 
  49.          
  50.         Address addr = new Address(); 
  51.         addr.setAdd("杭州市"); 
  52.         Student stu1 = new Student(); 
  53.         stu1.setNumber(123); 
  54.         stu1.setAddr(addr); 
  55.          
  56.         Student stu2 = (Student)stu1.clone(); 
  57.          
  58.         System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd()); 
  59.         System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd()); 
  60.     } 
  61. } 
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("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
		System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());
	}
}

打印结果：

 

 

[plain] view plaincopyprint?
  1. 学生1:123,地址:杭州市 
  2. 学生2:123,地址:杭州市 
学生1:123,地址:杭州市
学生2:123,地址:杭州市

乍一看没什么问题，真的是这样吗？

 

我们在main方法中试着改变addr实例的地址。

 

[java] view plaincopyprint?
  1. addr.setAdd("西湖区"); 
  2.  
  3. System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd()); 
  4. System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd()); 
		addr.setAdd("西湖区");
		
		System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
		System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());

打印结果：

 

 

[plain] view plaincopyprint?
  1. 学生1:123,地址:杭州市 
  2. 学生2:123,地址:杭州市 
  3. 学生1:123,地址:西湖区 
  4. 学生2:123,地址:西湖区 
学生1:123,地址:杭州市
学生2:123,地址:杭州市
学生1:123,地址:西湖区
学生2:123,地址:西湖区

这就奇怪了，怎么两个学生的地址都改变了？

 

原因是浅复制只是复制了addr变量的引用，并没有真正的开辟另一块空间，将值复制后再将引用返回给新对象。

所以，为了达到真正的复制对象，而不是纯粹引用复制。我们需要将Address类可复制化，并且修改clone方法，完整代码如下：

 

 

[java] view plaincopyprint?
  1. package abc; 
  2.  
  3. class Address implements Cloneable { 
  4.     private String add; 
  5.  
  6.     public String getAdd() { 
  7.         return add; 
  8.     } 
  9.  
  10.     public void setAdd(String add) { 
  11.         this.add = add; 
  12.     } 
  13.      
  14.     @Override 
  15.     public Object clone() { 
  16.         Address addr = null; 
  17.         try{ 
  18.             addr = (Address)super.clone(); 
  19.         }catch(CloneNotSupportedException e) { 
  20.             e.printStackTrace(); 
  21.         } 
  22.         return addr; 
  23.     } 
  24. } 
  25.  
  26. class Student implements Cloneable{ 
  27.     private int number; 
  28.  
  29.     private Address addr; 
  30.      
  31.     public Address getAddr() { 
  32.         return addr; 
  33.     } 
  34.  
  35.     public void setAddr(Address addr) { 
  36.         this.addr = addr; 
  37.     } 
  38.  
  39.     public int getNumber() { 
  40.         return number; 
  41.     } 
  42.  
  43.     public void setNumber(int number) { 
  44.         this.number = number; 
  45.     } 
  46.      
  47.     @Override 
  48.     public Object clone() { 
  49.         Student stu = null; 
  50.         try{ 
  51.             stu = (Student)super.clone();   //浅复制  
  52.         }catch(CloneNotSupportedException e) { 
  53.             e.printStackTrace(); 
  54.         } 
  55.         stu.addr = (Address)addr.clone();   //深度复制  
  56.         return stu; 
  57.     } 
  58. } 
  59. public class Test { 
  60.      
  61.     public static void main(String args[]) { 
  62.          
  63.         Address addr = new Address(); 
  64.         addr.setAdd("杭州市"); 
  65.         Student stu1 = new Student(); 
  66.         stu1.setNumber(123); 
  67.         stu1.setAddr(addr); 
  68.          
  69.         Student stu2 = (Student)stu1.clone(); 
  70.          
  71.         System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd()); 
  72.         System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd()); 
  73.          
  74.         addr.setAdd("西湖区"); 
  75.          
  76.         System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd()); 
  77.         System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd()); 
  78.     } 
  79. } 
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();	//浅复制
		}catch(CloneNotSupportedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		stu.addr = (Address)addr.clone();	//深度复制
		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("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
		System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());
		
		addr.setAdd("西湖区");
		
		System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
		System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());
	}
}

打印结果：

 

 

[plain] view plaincopyprint?
  1. 学生1:123,地址:杭州市 
  2. 学生2:123,地址:杭州市 
  3. 学生1:123,地址:西湖区 
  4. 学生2:123,地址:杭州市 
学生1:123,地址:杭州市
学生2:123,地址:杭州市
学生1:123,地址:西湖区
学生2:123,地址:杭州市

这样结果就符合我们的想法了。

总结：浅拷贝是指在拷贝对象时，对于基本数据类型的变量会重新复制一份，而对于引用类型的变量只是对引用进行拷贝，

没有对引用指向的对象进行拷贝。

而深拷贝是指在拷贝对象时，同时会对引用指向的对象进行拷贝。

区别就在于是否对  对象中的引用变量所指向的对象进行拷贝。

 

最后我们可以看看API里其中一个实现了clone方法的类：

java.util.Date:

 

[java] view plaincopyprint?
  1. /**
  2. * Return a copy of this object.
  3. */ 
  4. public Object clone() { 
  5.     Date d = null; 
  6.     try { 
  7.         d = (Date)super.clone(); 
  8.         if (cdate != null) { 
  9.             d.cdate = (BaseCalendar.Date) cdate.clone(); 
  10.         } 
  11.     } catch (CloneNotSupportedException e) {} // Won‘t happen  
  12.     return d; 
  13. } 
    /**
     * 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;
    }

 

该类其实也属于深度复制。

以上是关于Java中的深拷贝和浅拷贝的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

Java中的深拷贝(深复制)和浅拷贝(浅复制)

Java中的深拷贝和浅拷贝

浅谈Java中的深拷贝和浅拷贝（转载）

详解Java技术的深拷贝和浅拷贝

Java的深拷贝和浅拷贝

python中的深拷贝和浅拷贝