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什么是Java浅拷贝和深拷贝

发布时间:2021-11-07 01:56:13

这篇文章主要讲解了“什么是Java浅拷贝和深拷贝”,文中的讲解内容简单清晰,易于学习与理解,下面请大家跟着小编的思路慢慢深入,一起来研究和学习“什么是Java浅拷贝和深拷贝”吧!

问题

“如果你有一个对象, 并希望生成与其完全相同的一个复制品, 你该如何实现呢?首先, 你必须新建一个属于相同类的对象。然后,  你必须遍历原始对象的所有成员变量, 并将成员变量值复制到新对象中。

for (int i = 0; i < 10; i++) {   Sheep sheep = new Sheep("肖恩"+i+"号",2+i,"白色");   System.out.println(sheep.toString()); }

这种方式是比较容易想到的,但是有几个不足

  • 在创建新对象的时候,总是需要重新获取原始对象的属性,如果创建的对象比较复杂,效率会很低

  • 总是需要重新初始化对象,而不是动态地获得对象运行时的状态, 不够灵活

  • 另一方面,并非所有对象都能通过这种方式进行复制, 因为有些对象可能拥有私有成员变量, 它们在对象本身以外是不可见的

“万物兼对象的 Java 中的所有类的根类 Object,提供了一个 clone() 方法,该方法可以将一个 Java 对象复制一份,但是需要实现  clone() 的类必须要实现一个接口 Cloneable,该接口表示该类能够复制且具有复制的能力。这就引出了原型模式。

基本介绍

  1. 原型模式(Prototype模式)是指:用原型实例指定创建对象的种类,并且通过拷贝这些原型,创建新的对象

  2. 原型模式是一种创建型设计模式, 使你能够复制已有对象, 而又无需使代码依赖它们所属的类

  3. 工作原理是:通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象,这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建,即  对象**.clone**()

类图

什么是Java浅拷贝和深拷贝

  • Prototype : 原型 (Prototype) 接口将对克隆方法进行声明

Java 中 Prototype 类需要具备以下两个条件

  1. 实现 Cloneable 接口。在 Java 语言有一个 Cloneable  接口,它的作用只有一个,就是在运行时通知虚拟机可以安全地在实现了此接口的类上使用 clone 方法。在 Java  虚拟机中,只有实现了这个接口的类才可以被拷贝,否则在运行时会抛出 CloneNotSupportedException 异常

  2. 重写 Object 类中的 clone 方法。Java 中,所有类的父类都是 Object 类,Object 类中有一个 clone  方法,作用是返回对象的一个拷贝

  • ConcretePrototype:具体原型 (Concrete Prototype) 类将实现克隆方法。除了将原始对象的数据复制到克隆体中之外,  该方法有时还需处理克隆过程中的极端情况, 例如克隆关联对象和梳理递归依赖等等。

  • Client: 使用原型的客户端,首先要获取到原型实例对象,然后通过原型实例克隆自己,从而创建一个新的对象。

实例

“我们用王二小放羊的例子写这个实例

1、原型类(实现 Clonable)

@Setter @Getter @NoArgsConstructor @AllArgsConstructor class Sheep implements Cloneable {     private String name;     private Integer age;     private String color;      @Override     protected Sheep clone() {         Sheep sheep = null;         try {             sheep = (Sheep) super.clone();         } catch (Exception e) {             System.out.println(e.getMessage());         }         return sheep;     } }

2、具体原型

按业务的不同实现不同的原型对象,假设现在主角是王二小,羊群里有山羊、绵羊一大群

public class Goat extends Sheep{     public void graze() {         System.out.println("山羊去吃草");     } }
public class Lamb extends Sheep{     public void graze() {         System.out.println("羔羊去吃草");     } }

3、客户端

public class Client {      static List<Sheep> sheepList = new ArrayList<>();     public static void main(String[] args) {         Goat goat = new Goat();         goat.setName("山羊");         goat.setAge(3);         goat.setColor("灰色");         for (int i = 0; i < 5; i++) {             sheepList.add(goat.clone());         }          Lamb lamb = new Lamb();         lamb.setName("羔羊");         lamb.setAge(2);         lamb.setColor("白色");         for (int i = 0; i < 5; i++) {             sheepList.add(lamb.clone());             System.out.println(lamb.hashCode()+","+lamb.clone().hashCode());         }          for (Sheep sheep : sheepList) {             System.out.println(sheep.toString());         } }

原型模式将克隆过程委派给被克隆的实际对象。模式为所有支持克隆的对象声明了一个通用接口,  该接口让你能够克隆对象,同时又无需将代码和对象所属类耦合。通常情况下,这样的接口中仅包含一个 克隆方法。

所有的类对 克隆方法的实现都非常相似。该方法会创建一个当前类的对象, 然后将原始对象所有的成员变量值复制到新建的类中。你甚至可以复制私有成员变量,  因为绝大部分编程语言都允许对象访问其同类对象的私有成员变量。

支持克隆的对象即为原型。当你的对象有几十个成员变量和几百种类型时, 对其进行克隆甚至可以代替子类的构造。

优势

使用原型模式创建对象比直接 new 一个对象在性能上要好的多,因为 Object 类的 clone  方法是一个本地方法,它直接操作内存中的二进制流,特别是复制大对象时,性能的差别非常明显。

使用原型模式的另一个好处是简化对象的创建,使得创建对象就像我们在编辑文档时的复制粘贴一样简单。

因为以上优点,所以在需要重复地创建相似对象时可以考虑使用原型模式。比如需要在一个循环体内创建对象,假如对象创建过程比较复杂或者循环次数很多的话,使用原型模式不但可以简化创建过程,而且可以使系统的整体性能提高很多。

适用场景

《Head First 设计模式》是这么形容原型模式的:当创建给定类的实例的过程很昂贵或很复杂时,就是用原型模式。

如果你需要复制一些对象,同时又希望代码独立于这些对象所属的具体类,可以使用原型模式。

如果子类的区别仅在于其对象的初始化方式, 那么你可以使用该模式来减少子类的数量。别人创建这些子类的目的可能是为了创建特定类型的对象

原型模式在 Spring 中的应用

我们都知道 Spring bean 默认是单例的,但是有些场景可能需要原型范围,如下

<bean id="sheep" class="priv.starfish.prototype.Sheep" scope="prototype">    <property name="name" value="肖恩"/>    <property name="age" value="2"/>    <property name="color" value="白色"/> </bean>

同样,王二小还是有 10 只羊,感兴趣的也可以看下他们创建的对象是不是同一个

public class Client {     public static void main(String[] args) {         ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");         for (int i = 0; i < 10; i++) {             Object bean = context.getBean("sheep");             System.out.println(bean);         }     } }

感兴趣的同学可以深入源码看下具体的实现,在 AbstractBeanFactory 的 doGetBean() 方法中

什么是Java浅拷贝和深拷贝

原型模式的注意事项

  • 使用原型模式复制对象不会调用类的构造方法。因为对象的复制是通过调用 Object 类的 clone  方法来完成的,它直接在内存中复制数据,因此不会调用到类的构造方法。不但构造方法中的代码不会执行,甚至连访问权限都对原型模式无效。还记得单例模式吗?单例模式中,只要将构造方法的访问权限设置为  private 型,就可以实现单例。但是 clone 方法直接无视构造方法的权限,所以,单例模式与原型模式是冲突的,在使用时要特别注意。

  • 深拷贝与浅拷贝。Object 类的  clone方法只会拷贝对象中的基本的数据类型,对于数组、容器对象、引用对象等都不会拷贝,这就是浅拷贝。如果要实现深拷贝,必须将原型模式中的数组、容器对象、引用对象等另行拷贝。

浅拷贝和深拷贝

首先需要明白,浅拷贝和深拷贝都是针对一个已有对象的操作。

在 Java 中,除了基本数据类型(元类型)之外,还存在 类的实例对象 这个引用数据类型。而一般使用 『 =  』号做赋值操作的时候。对于基本数据类型,实际上是拷贝的它的值,但是对于对象而言,其实赋值的只是这个对象的引用,将原对象的引用传递过去,他们实际上还是指向的同一个对象。

而浅拷贝和深拷贝就是在这个基础之上做的区分,如果在拷贝这个对象的时候,只对基本数据类型进行了拷贝,而对引用数据类型只是进行了引用的传递,而没有真实的创建一个新的对象,则认为是浅拷贝。反之,在对引用数据类型进行拷贝的时候,创建了一个新的对象,并且复制其内的成员变量,则认为是深拷贝。

“所谓的浅拷贝和深拷贝,只是在拷贝对象的时候,对 类的实例对象 这种引用数据类型的不同操作而已

浅拷贝

  1. 对于数据类型是基本数据类型的成员变量,浅拷贝会直接进行值传递,也就是将该属性值复制一份给新的对象。

  2. 对于数据类型是引用数据类型的成员变量,比如说成员变量是某个数组、某个类的对象等,那么浅拷贝会进行引用传递,也就是只是将该成员变量的引用值(内存地址)复制一份给新的对象。因为实际上两个对象的该成员变量都指向同一个实例。在这种情况下,在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值

  3. 前面我们克隆羊就是浅拷贝,如果我们在 Sheep 中加一个对象类型的属性,public Sheep child;可以看到 s 和 s1 的 friend  是同一个。

 Sheep s = new Sheep();   s.setName("sss");      s.friend = new Sheep();   s.friend.setName("喜洋洋");      Sheep s1 = s.clone();   System.out.println(s == s1);   System.out.println(s.hashCode()+"---"+s.clone().hashCode());      System.out.println(s.friend == s1.friend);   System.out.println(s.friend.hashCode() + "---" +s1.friend.hashCode()); false 621009875---1265094477 true 2125039532---2125039532

深拷贝

现在我们知道 clone() 方法,只能对当前对象进行浅拷贝,引用类型依然是在传递引用。那如何进行一个深拷贝呢?

常见的深拷贝实现方式有两种:

  1. 重写 clone 方法来实现深拷贝

  2. 通过对象序列化实现深拷贝

浅拷贝和深拷贝只是相对的,如果一个对象内部只有基本数据类型,那用 clone() 方法获取到的就是这个对象的深拷贝,而如果其内部还有引用数据类型,那用  clone() 方法就是一次浅拷贝的操作。

感谢各位的阅读,以上就是“什么是Java浅拷贝和深拷贝”的内容了,经过本文的学习后,相信大家对什么是Java浅拷贝和深拷贝这一问题有了更深刻的体会,具体使用情况还需要大家实践验证。这里是血鸟云,小编将为大家推送更多相关知识点的文章,欢迎关注!


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