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深克隆与浅克隆的区别与实现

news 2025/7/3 11:29:42

在软件开发中，克隆对象是一个常见需求。克隆的方式主要有两种：深克隆（Deep Clone）和浅克隆（Shallow Clone）。了解它们的区别及其实现方法，对于编写高效、安全的代码非常重要。

深克隆与浅克隆的区别

浅克隆（Shallow Clone）
浅克隆会复制原型对象的基本数据类型的字段（如int, float等），而对于引用类型的字段（如对象、数组等），只会复制其引用地址。也就是说，原型对象和克隆对象会共享引用类型的字段。

深克隆（Deep Clone）
深克隆不仅复制原型对象的基本数据类型字段，还会递归复制引用类型的字段。这样，原型对象和克隆对象在内存中是完全独立的，不会共享任何引用类型的字段。

如何实现深克隆？

深克隆的实现方式有多种，下面介绍三种常见的方法：

所有对象都实现克隆方法
通过构造方法实现深克隆
使用 JDK 自带的字节流实现深克隆

所有对象都实现克隆方法

这种方式要求所有引用类型的对象都实现Cloneable接口，并重写clone方法。例如：

public class CloneExample {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {// 创建被赋值对象Address address = new Address(001, "北京");People p1 = new People(1, "Java", address);// 克隆 p1 对象People p2 = p1.clone();// 修改原型对象p1.getAddress().setCity("上海");// 输出 p1 和 p2 地址信息System.out.println("p1:" + p1.getAddress().getCity() + " p2:" + p2.getAddress().getCity());}static class People implements Cloneable {private Integer id;private String name;private Address address;@Overrideprotected People clone() throws CloneNotSupportedException {People people = (People) super.clone();people.setAddress(this.address.clone()); // 引用类型克隆赋值return people;}// getter 和 setter 方法public People(Integer id, String name, Address address) {this.id = id;this.name = name;this.address = address;}}static class Address implements Cloneable {private Integer id;private String city;@Overrideprotected Address clone() throws CloneNotSupportedException {return (Address) super.clone();}// getter 和 setter 方法public Address(Integer id, String city) {this.id = id;this.city = city;}}
}

通过构造方法实现深克隆

《Effective Java》中推荐使用构造器来实现深克隆。构造器的参数为基本数据类型或字符串类型时直接赋值，如果是对象类型，则需要重新创建一个新的对象。

public class SecondExample {public static void main(String[] args) {// 创建对象Address address = new Address(001, "北京");People p1 = new People(1, "Java", address);// 调用构造函数克隆对象People p2 = new People(p1.getId(), p1.getName(), new Address(p1.getAddress().getId(), p1.getAddress().getCity()));// 修改原型对象p1.getAddress().setCity("上海");// 输出 p1 和 p2 地址信息System.out.println("p1:" + p1.getAddress().getCity() + " p2:" + p2.getAddress().getCity());}static class People {private Integer id;private String name;private Address address;// getter 和 setter 方法public People(Integer id, String name, Address address) {this.id = id;this.name = name;this.address = address;}}static class Address {private Integer id;private String city;// getter 和 setter 方法public Address(Integer id, String city) {this.id = id;this.city = city;}}
}

使用 JDK 自带的字节流实现深克隆

通过字节流实现深克隆的方式是将原型对象写入到内存中的字节流，然后再从这个字节流中读出信息，生成一个新对象。这个新对象与原型对象在内存地址上是完全独立的。

import java.io.*;public class ThirdExample {public static void main(String[] args) {// 创建对象Address address = new Address(001, "北京");People p1 = new People(1, "Java", address);// 通过字节流实现克隆People p2 = (People) StreamClone.clone(p1);// 修改原型对象p1.getAddress().setCity("上海");// 输出 p1 和 p2 地址信息System.out.println("p1:" + p1.getAddress().getCity() + " p2:" + p2.getAddress().getCity());}static class StreamClone {public static <T extends Serializable> T clone(People obj) {T cloneObj = null;try {// 写入字节流ByteArrayOutputStream bo = new ByteArrayOutputStream();ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bo);oos.writeObject(obj);oos.close();// 分配内存, 写入原始对象, 生成新对象ByteArrayInputStream bi = new ByteArrayInputStream(bo.toByteArray());ObjectInputStream oi = new ObjectInputStream(bi);// 返回生成的新对象cloneObj = (T) oi.readObject();oi.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}return cloneObj;}}static class People implements Serializable {private Integer id;private String name;private Address address;// getter 和 setter 方法public People(Integer id, String name, Address address) {this.id = id;this.name = name;this.address = address;}}static class Address implements Serializable {private Integer id;private String city;// getter 和 setter 方法public Address(Integer id, String city) {this.id = id;this.city = city;}}
}