使用序列化实现对象的拷贝

Posted 2020-08-12 DearBelinda

我们知道在 Java 中存在这个接口 Cloneable，实现该接口的类都会具备被拷贝的能力，同时拷贝是在内存中进行，在性能方面比我们直接通过 new 生成对象来的快，特别是在大对象的生成上，使得性能的提升非常明显。然而我们知道拷贝分为深拷贝和浅拷贝之分，但是浅拷贝存在对象属性拷贝不彻底问题。关于深拷贝、浅拷贝的请参考这里：渐析 java 的浅拷贝和深拷贝

一、浅拷贝问题

我们先看如下代码：

 public class Person implements Cloneable{
        /** 姓名 **/
        private String name;

        /** 电子邮件 **/
        private Email email;

        public String getName() {
            return name;
        }

        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }

        public Email getEmail() {
            return email;
        }

        public void setEmail(Email email) {
            this.email = email;
        }

        public Person(String name,Email email){
            this.name  = name;
            this.email = email;
        }

        public Person(String name){
            this.name = name;
        }

        protected Person clone() {
            Person person = null;
            try {
                person = (Person) super.clone();
            } catch (CloneNotSupportedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            return person;
        }
    }

    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            //写封邮件
            Email email = new Email("请参加会议","请与今天12:30到二会议室参加会议...");

            Person person1 =  new Person("张三",email);

            Person person2 =  person1.clone();
            person2.setName("李四");
            Person person3 =  person1.clone();
            person3.setName("王五");

            System.out.println(person1.getName() + "的邮件内容是：" + person1.getEmail().getContent());
            System.out.println(person2.getName() + "的邮件内容是：" + person2.getEmail().getContent());
            System.out.println(person3.getName() + "的邮件内容是：" + person3.getEmail().getContent());
        }
    }

　　

-------------------- Output: 张三的邮件内容是：请与今天12:30到二会议室参加会议... 李四的邮件内容是：请与今天12:30到二会议室参加会议... 王五的邮件内容是：请与今天12:30到二会议室参加会议... 

在该应用程序中，首先定义一封邮件，然后将该邮件发给张三、李四、王五三个人，由于他们是使用相同的邮件，并且仅有名字不同，所以使用张三该对象类拷贝李四、王五对象然后更改下名字即可。程序一直到这里都没有错，但是如果我们需要张三提前 30 分钟到，即把邮件的内容修改下：

 public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            //写封邮件
            Email email = new Email("请参加会议","请与今天12:30到二会议室参加会议...");

            Person person1 =  new Person("张三",email);

            Person person2 =  person1.clone();
            person2.setName("李四");
            Person person3 =  person1.clone();
            person3.setName("王五");

            person1.getEmail().setContent("请与今天12:00到二会议室参加会议...");

            System.out.println(person1.getName() + "的邮件内容是：" + person1.getEmail().getContent());
            System.out.println(person2.getName() + "的邮件内容是：" + person2.getEmail().getContent());
            System.out.println(person3.getName() + "的邮件内容是：" + person3.getEmail().getContent());
        }
    }

　　

在这里同样是使用张三该对象实现对李四、王五拷贝，最后将张三的邮件内容改变为：请与今天 12:00 到二会议室参加会议…。但是结果是：

    张三的邮件内容是：请与今天12:00到二会议室参加会议...
    李四的邮件内容是：请与今天12:00到二会议室参加会议...
    王五的邮件内容是：请与今天12:00到二会议室参加会议...

这里我们就疑惑了为什么李四和王五的邮件内容也发送了改变呢？让他们提前30分钟到人家会有意见的！

其实出现问题的关键就在于 clone() 方法上，我们知道该 clone() 方法是使用 Object 类的 clone() 方法，但是该方法存在一个缺陷，它并不会将对象的所有属性全部拷贝过来，而是有选择性的拷贝，基本规则如下：

1、基本类型

如果变量是基本很类型，则拷贝其值，比如 int、float 等。

2、对象

如果变量是一个实例对象，则拷贝其地址引用，也就是说此时新对象与原来对象是公用该实例变量。

3、String 字符串

若变量为 String 字符串，则拷贝其地址引用。但是在修改时，它会从字符串池中重新生成一个新的字符串，原有紫都城对象保持不变。

基于上面上面的规则，我们很容易发现问题的所在，他们三者公用一个对象，张三修改了该邮件内容，则李四和王五也会修改，所以才会出现上面的情况。对于这种情况我们还是可以解决的，只需要在 clone() 方法里面新建一个对象，然后张三引用该对象即可：

 protected Person clone() {
            Person person = null;
            try {
                person = (Person) super.clone();
                person.setEmail(new Email(person.getEmail().getObject(),person.getEmail().getContent()));
            } catch (CloneNotSupportedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            return person;
        }

　　

所以：浅拷贝只是 Java 提供的一种简单的拷贝机制，不便于直接使用。

对于上面的解决方案还是存在一个问题，若我们系统中存在大量的对象是通过拷贝生成的，如果我们每一个类都写一个 clone() 方法，并将还需要进行深拷贝，新建大量的对象，这个工程是非常大的，这里我们可以利用序列化来实现对象的拷贝。

二、利用序列化实现对象的拷贝

如何利用序列化来完成对象的拷贝呢？在内存中通过字节流的拷贝是比较容易实现的。把母对象写入到一个字节流中，再从字节流中将其读出来，这样就可以创建一个新的对象了，并且该新对象与母对象之间并不存在引用共享的问题，真正实现对象的深拷贝。

 public class CloneUtils {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public static <T extends Serializable> T clone(T   obj){
            T cloneObj = null;
            try {
                //写入字节流
                ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
                ObjectOutputStream obs = new   ObjectOutputStream(obj);
                obs.writeObject(out);
                obs.close();

                //分配内存，写入原始对象，生成新对象
                ByteArrayInputStream ios = new  ByteArrayInputStream(out.toByteArray());
                ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(ios);
                //返回生成的新对象
                cloneObj = (T) ois.readObject();
                ois.close();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return cloneObj;
        }
    }

　　

使用该工具类的对象必须要实现 Serializable 接口，否则是没有办法实现克隆的。

 public class Person implements Serializable{
        private static final long serialVersionUID = 2631590509760908280L;

        ..................
        //去除clone()方法

    }

    public class Email implements Serializable{
        private static final long serialVersionUID = 1267293988171991494L;

        ....................
    }

　　

所以使用该工具类的对象只要实现 Serializable 接口就可实现对象的克隆，无须继承 Cloneable 接口实现 clone() 方法。

public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            //写封邮件
            Email email = new Email("请参加会议","请与今天12:30到二会议室参加会议...");

            Person person1 =  new Person("张三",email);

            Person person2 =  CloneUtils.clone(person1);
            person2.setName("李四");
            Person person3 =  CloneUtils.clone(person1);
            person3.setName("王五");
            person1.getEmail().setContent("请与今天12:00到二会议室参加会议...");

            System.out.println(person1.getName() + "的邮件内容是：" + person1.getEmail().getContent());
            System.out.println(person2.getName() + "的邮件内容是：" + person2.getEmail().getContent());
            System.out.println(person3.getName() + "的邮件内容是：" + person3.getEmail().getContent());
        }
    }

 

    -------------------
    Output:
    张三的邮件内容是：请与今天12:00到二会议室参加会议...
    李四的邮件内容是：请与今天12:30到二会议室参加会议...
    王五的邮件内容是：请与今天12:30到二会议室参加会议...