不想写对象,就克隆一个吧

1.为什么需要克隆?

比如有时我们要获得一个非常复杂的对象,与其使用new创建对象再对各个属性赋值,不如直接克隆现有的对象。在java中对于基本类型可以使用"="进行克隆,而对于引用类型却不能这样做。

为什么不能对引用类型直接使用“=”呢?

答:因为java将内存空间分为2块,即堆和栈。在栈中保存基本类型和引用类型的变量,在堆中保存对象。如果使用“=”,将修改引用。此时两个引用变量指向同一个对象,如果其中的一个引用变量进行修改也会改变另一个变量。

举例说明:
光头强-->银行卡<--灰太狼

光头强和灰太狼共同拥有一张银行卡,无论谁向里面存钱,都会对对方产生影响。

2.克隆的错误方式(假克隆)

package test;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        
        Person p = new Person("懒洋洋",10);
        System.out.println("克隆前的Person");
        System.out.println(p.toString());
        Person pClone = p;
        //对name和age重新赋值
        pClone.name = "光头强";
        pClone.age = 80;
        System.out.println("克隆后的Person");
        System.out.println(pClone.toString());
        System.out.println("pClone修改属性后,输出p的信息");
        System.out.println(p.toString());
        
    }

}

测试结果:

克隆前的Person
姓名:懒洋洋 年龄:10
克隆后的Person
姓名:光头强 年龄:80
pClone修改属性后,输出p的信息
姓名:光头强 年龄:80

其他知识点:栈中的知识点使用完后会立即被回收,而堆中的对象是由java虚拟机管理的,即使该对象已经不再使用,该内存空间只会在一个不确定的时间被回收

3.Java对象的浅克隆

  1. 为什么叫浅克隆?

    答:因为对基本类型的域(各个属性或方法)的复制是行之有效的,而对于引用类型的域可能会出现错误。但是它避免了“一个引用变量进行修改影响另一个”的问题。

  2. 需要实现的接口

    答:需要实现Cloneable接口,如果不实现这个接口,clone()方法会抛出CloneNotSupportedException异常。

代码测试:

 package test;
/**
 * 创建一个狗类
 */
public class Dog {
    
    public String dogName;
    public String dogBreed;//狗的品种
    
    public Dog(String dogName, String dogType) {
        this.dogName = dogName;
        this.dogBreed = dogType;
    }
    
    public String toString(){
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        sb.append("狗的名字:"+dogName+",")
          .append("狗的品种:"+dogBreed);
        return sb.toString();
    }
}

再创建一个人类:

package test;

/**
 * 创建一个人类
 * @author hgx
 *
 */
public class Person implements Cloneable{
    
    public String name;
    public int age;
    Dog dog = null;
    
    public Person(){

    }
    
    public Person(String name, int age, Dog dog) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.dog = dog;
    }
    
    //实现Cloneable接口,重写clone()方法
    public Person clone(){
        Person p = null;
        try {
            p = (Person) super.clone();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return p;
    }
    
    //每个类都有toString()方法,我们可以对其进行重写
    public String toString(){
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        sb.append("人的名字:"+name+",")
          .append("人的年龄:"+age+",")
          .append("所拥有的狗:"+dog);
        return sb.toString();
    }       
}

测试类:

 package test;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog("希密士", "哈士奇");
        Person p = new Person("懒洋洋", 10, dog);
        System.out.println("克隆前的Person");
        System.out.println(p.toString());
        Person pClone = p.clone();
        // 对name和age重新赋值
        pClone.name = "光头强";
        //对dog进行修改
        pClone.dog.dogName = "藏獒";
        System.out.println("克隆后的Person");
        System.out.println(pClone.toString());
        System.out.println("pClone修改属性后,输出p的信息");
        System.out.println(p.toString());

    }

}

测试结果:

克隆前的Person
人的名字:懒洋洋,人的年龄:10,所拥有的狗:狗的名字:希密士,狗的品种:哈士奇
克隆后的Person
人的名字:光头强,人的年龄:10,所拥有的狗:狗的名字:藏獒,狗的品种:哈士奇
pClone修改属性后,输出p的信息
人的名字:懒洋洋,人的年龄:10,所拥有的狗:狗的名字:藏獒,狗的品种:哈士奇

总结:我们通过结果可以发现,克隆后的pClone虽然修改了name和age属性,但对原来p的属性并没有影响。但当我们对dog这个引用进行修改后,原来p的dog也发生了变化。这也就说明“浅克隆对基本类型的复制小菜一碟,但对于引用类型的不能完全控制,除非我们不对引用类型进行修改”
这就是浅克隆存在的问题。但上有政策,下有对策。遇到深克隆,这些问题都要死掉。

涉及到的其他知识点:StringBuffer,toString()方法

4.java的深克隆

  1. 为什叫深克隆?

    这个问题,在上面我们已经了如指掌了。话不多说,言多必失,看代码。
    由于大部分代码相同,所以下面只写改变的地方

代码案例:

1.Dog类的改变:实现Cloneable接口,并重写了clone()方法

//注意不要忘记实现Cloneable
@Override
protected Dog clone(){
    Dog dog = null;
    try {
        dog = (Dog) super.clone();
    } catch (CloneNotSupportedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return dog;
}

2.Person类的改变:在clone()方法里添加了Dog类的克隆

@Override
    public Person clone(){
        Person p = null;
        try {
            p = (Person) super.clone();
            p.dog = dog.clone();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return p;
    }

测试结果:

克隆前的Person
人的名字:懒洋洋,人的年龄:10,所拥有的狗:狗的名字:希密士,狗的品种:哈士奇
克隆后的Person
人的名字:光头强,人的年龄:10,所拥有的狗:狗的名字:藏獒,狗的品种:哈士奇
pClone修改属性后,输出p的信息
人的名字:懒洋洋,人的年龄:10,所拥有的狗:狗的名字:希密士,狗的品种:哈士奇

总结:结果已经证明我们的目的达到了,随意改变一个克隆都不会影响到原来的类。

注意:通常情况下,克隆对象时都需要使用深克隆,但需要注意的是,要是引用类型中还有引用,就都需要实现Cloneable接口,重写clone()方法。

5.深克隆与浅克隆的区别

  1. 代码上的不同:浅克隆只是克隆类实现了Cloneable接口,而深克隆不仅克隆类实现了Cloneable接口,而且克隆类里的引用类型也实现了Cloneable接口。

  2. 功能上不同,深克隆解决了浅克隆“不能很好对引用类型的复制”的问题。

6.序列化与对象克隆

1.为什么还要使用序列化进行对象的克隆

如果类有很多类型,而且引用类型里还有引用类型的话,那我们岂不是每个都要重写clone()方法,这样也太麻烦了。所以序列化就是来解决这个难题的。

2.序列化是什么?

序列化,简单的说就像时间漏斗一样,漏斗上面的沙子不停的落下,直到漏完为止。而在java中的序列化对象,就是这样一点一点的将一个对象复制成另一个对象。其实,蛮像3D打印机的。

3.大体过程

利用输出流,将对象以字节的形式写入一个字节数组,然后再通过输入流,从这个字节数组中读出。此时就不需要考虑引用类型的问题了。因为序列化可以说,是从根源入手,从本质上实现克隆。就像水管漏水,只清除水是没有用的,只有把水管关住才行。

生活感悟:所以问题还是要从根源上解决,才可保证万无一失。如果java中年遇到一些难题,我们可以想想在生活中是怎样解决的。

4.需要实现的接口

Serializable接口

5.例子代码

package test;
import java.io.Serializable;
// 创建一个狗类
public class Dog implements Serializable{
    
    public String dogName;
    public String dogBreed;//狗的品种
    
    public Dog(String dogName, String dogType) {
        this.dogName = dogName;
        this.dogBreed = dogType;
    }
            
    public String toString(){
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        sb.append("狗的名字:"+dogName+",")
          .append("狗的品种:"+dogBreed);
        return sb.toString();
    }   
}

//人类

package test;
/**
 * 创建一个人类
 */
public class Person implements Cloneable, Serializable {

    public String name;
    public int age;
    Dog dog = null;

    public Person() {

    }

    public Person(String name, int age, Dog dog) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.dog = dog;
    }

    @Override
    public Person clone() {
        Person p = null;
        ByteArrayOutputStream bao = new ByteArrayOutputStream();
        try {
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bao);
            oos.writeObject(this);
            oos.close();
        } catch (IOException e) {

            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bao.toByteArray());
        try {
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
            p = (Person) ois.readObject();
            ois.close();
        } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        return p;
    }

    public String toString() {
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        sb.append("人的名字:" + name + ",").append("人的年龄:" + age + ",").append("所拥有的狗:" + dog);
        return sb.toString();
    }

}

测试类不变:
测试结果:

克隆前的Person
人的名字:懒洋洋,人的年龄:10,所拥有的狗:狗的名字:希密士,狗的品种:哈士奇
克隆后的Person
人的名字:光头强,人的年龄:10,所拥有的狗:狗的名字:藏獒,狗的品种:哈士奇
pClone修改属性后,输出p的信息
人的名字:懒洋洋,人的年龄:10,所拥有的狗:狗的名字:希密士,狗的品种:哈士奇

注意:序列化对象要求实现Cloneable和Serializable接口,如果类中有引用类型的,则引用类型也需要实现Serializable接口。在效率上,序列化要比深克隆慢一点。

7.选择适当的克隆方式

如果类的各个属性的基本类型和引用类型不会变,则可以使用浅克隆。否则使用深克隆。如果类的结构比较复杂,则使用序列化。

8.transient关键字的应用

1.为什么使用transient关键字?

比如有一些属性,我们不想克隆的新的对象访问到它的值(比如密码),则可以在属性的前面加上transient关键字。这样克隆的时候,虽然变量克隆到新的对象中了,但是其值为null(如果为引用类型)或0(如果为基本类型)。

2.transient注意事项

1. transient只能用来修饰属性,不能修饰方法
2. 如果使用序列化一个类,而这个类中的引用类型又没有实现Serializable接口或者不想对其序列化,则需要使用transient修饰该引用类型
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