Java基础:Cloneable接口和Object的clone()方法

为什么要克隆

为什么要使用克隆，这其实反映的是一个很现实的问题，假如我们有一个对象：

public class SimpleObject implements Cloneable
{
 private String str;
 
 public SimpleObject()
 {
 System.out.println("Enter SimpleObject.constructor()");
 }
 public String getStr()
 {
 return str;
 }
 public void setStr(String str)
 {
 this.str = str;
 }
 
 public Object clone() throws CloneNotSupportedException
 {
 return super.clone();
 }
}

现在我写一段程序：

public static void main(String[] args)
{
 SimpleObject so0 = new SimpleObject();
 so0.setStr("111");
 System.out.println("so0.getStr()：" + so0.getStr());
 SimpleObject so1 = so0;
 so1.setStr("222");
 System.out.println("so0.getStr()：" + so0.getStr());
 System.out.println("so1.getStr()：" + so1.getStr());
}

运行结果其实很明显：

so0.getStr()：111
so0.getStr()：222
so1.getStr()：222

Java底层使用C/C++实现的，"="这个运算符，如果左右两边都是对象引用的话，在Java中表示的将等号右边的引用赋值给等号左边的引用，二者指向的还是同一块内存，所以任何一个引用对内存的操作都直接反映到另一个引用上。

但是，现在我想拿这个so0的数据进行一些操作，不想改变原来so0中的内容，这时候就可以使用克隆了，它允许在堆中克隆出一块和原对象一样的对象，并将这个对象的地址赋予新的引用，这样，显然我对新引用的操作，不会影响到原对象。

当然，理解克隆，最好还是对Java内存区域有比较好的理解。

Cloneable接口和Object的clone()方法

Java中实现了Cloneable接口的类有很多，像我们熟悉的ArrayList、Calendar、Date、HashMap、Hashtable、HashSet、LinkedList等等。

还是那句话，对于不熟悉的接口、方法，第一反应一定是查询JDK API。

1、Cloneable接口

三句话总结：

（1）此类实现了Cloneable接口，以指示Object的clone()方法可以合法地对该类实例进行按字段复制

（2）如果在没有实现Cloneable接口的实例上调用Object的clone()方法，则会导致抛出CloneNotSupporteddException

（3）按照惯例，实现此接口的类应该使用公共方法重写Object的clone()方法，Object的clone()方法是一个受保护的方法

2、Object的clone()方法

创建并返回此对象的一个副本。对于任何对象x，表达式：

（1）x.clone() != x为true

（2）x.clone().getClass() == x.getClass()为true

（3）x.clone().equals(x)一般情况下为true，但这并不是必须要满足的要求

克隆实例

把上面例子的main函数修改一下：

public static void main(String[] args) throws Exception
{
 SimpleObject so0 = new SimpleObject();
 so0.setStr("111");
 SimpleObject so1 = (SimpleObject)so0.clone();
 
 System.out.println("so0 == so1?" + (so0 == so1));
 System.out.println("so0.getClass() == so1.getClass()?" + (so0.getClass() == so1.getClass()));
 System.out.println("so0.equals(so1)?" + (so0.equals(so1)));
 
 so1.setStr("222");
 System.out.println("so0.getStr()：" + so0.getStr());
 System.out.println("so1.getStr()：" + so1.getStr());
}

看一下运行结果：

Enter SimpleObject.constructor()
so0 == so1?false
so0.getClass() == so1.getClass()?true
so0.equals(so1)?false
so0.getStr()：111
so1.getStr()：222

得到三个结论：

1、克隆一个对象并不会调用对象的构造方法，因为"Enter SimpleObject.constructor()"语句只出现了一次

2、符合JDK API的clone()方法三条规则

3、so1对于SimpleObject对象str字段的修改再也不会影响到so0了

浅克隆和深克隆

浅克隆（shallow clone）和深克隆（deep clone）反映的是，当对象中还有对象的时候，那么：

1、浅克隆，即很表层的克隆，如果我们要克隆对象，只克隆它自身以及它所包含的所有对象的引用地址

2、深克隆，克隆除自身对象以外的所有对象，包括自身所包含的所有对象实例

这两个概念应该很好理解，就不写代码了。多提一句，所有的基本数据类型，无论是浅克隆还是深克隆，都会进行原值克隆，毕竟它们都不是对象，不是存储在堆中的。

那其实Object的clone()方法，提供的是一种浅克隆的机制，如果想要实现对对象的深克隆，在不引入第三方jar包的情况下，可以使用两种办法：

1、先对对象进行序列化，紧接着马上反序列化出

2、先调用super.clone()方法克隆出一个新对象来，然后在子类的clone()方法中手动给克隆出来的非基本数据类型（引用类型）赋值，比如ArrayList的clone()方法：

public Object clone() {
try {
 ArrayList<E> v = (ArrayList<E>) super.clone();
 v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
 v.modCount = 0;
 return v;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
 // this shouldn't happen, since we are Cloneable
 throw new InternalError();
}
}