java 深拷贝 浅拷贝 详解
在 Java 中，深拷贝和浅拷贝是对象拷贝（复制）时的两个重要概念，它们决定了拷贝后的对象与原对象之间的关联性。以下是深拷贝和浅拷贝的详解，包括定义、实现方式及其区别。
1. 概念解释
1.1 浅拷贝（Shallow Copy）
浅拷贝是对对象的一种表层复制：
- 基本数据类型的字段会复制其值。
- 引用数据类型的字段会复制其引用地址（即引用同一个对象）。
拷贝后的对象与原对象共享引用类型的成员。
特性：
- 拷贝对象与原对象的引用类型字段指向同一个内存地址。
- 修改引用类型的内容会影响到原对象。
1.2 深拷贝（Deep Copy）
深拷贝是对对象的一种完全复制：
- 基本数据类型的字段会复制其值。
- 引用数据类型的字段会递归拷贝新对象，即创建新的内存空间，拷贝后不共享引用。
拷贝后的对象与原对象完全独立。
特性：
- 拷贝对象与原对象互不影响，任何修改只会影响对应对象。
2. 示例代码
2.1 浅拷贝示例
使用 Object.clone() 方法实现浅拷贝：
class Person implements Cloneable {String name;Address address;Person(String name, Address address) {this.name = name;this.address = address;}@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone(); // 调用 Object 的 clone 方法}
}class Address {String city;Address(String city) {this.city = city;}
}public class ShallowCopyExample {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Address address = new Address("New York");Person person1 = new Person("John", address);// 浅拷贝Person person2 = (Person) person1.clone();// 修改拷贝对象的引用类型字段person2.address.city = "Los Angeles";// 原对象的引用类型字段也被修改System.out.println(person1.address.city); // 输出：Los Angeles}
}
2.2 深拷贝示例
手动实现深拷贝：
class Person implements Cloneable {String name;Address address;Person(String name, Address address) {this.name = name;this.address = address;}@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {// 创建一个浅拷贝Person clonedPerson = (Person) super.clone();// 手动深拷贝引用类型字段clonedPerson.address = new Address(this.address.city);return clonedPerson;}
}class Address {String city;Address(String city) {this.city = city;}
}public class DeepCopyExample {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Address address = new Address("New York");Person person1 = new Person("John", address);// 深拷贝Person person2 = (Person) person1.clone();// 修改拷贝对象的引用类型字段person2.address.city = "Los Angeles";// 原对象的引用类型字段未被修改System.out.println(person1.address.city); // 输出：New York}
}
3. 区别对比
| 特性 | 浅拷贝 | 深拷贝 |
|---|---|---|
| 拷贝方式 | 仅复制对象的基本类型字段和引用类型字段的引用地址。 | 复制对象的所有字段，包括引用类型字段所指向的对象。 |
| 内存分配 | 原对象和拷贝对象共享引用类型字段的内存地址。 | 原对象和拷贝对象完全独立，占用不同的内存空间。 |
| 修改影响 | 修改拷贝对象的引用类型字段会影响原对象。 | 修改拷贝对象不会影响原对象。 |
| 实现复杂度 | 简单，可以直接使用 Object.clone() 方法。 | 较复杂，需要手动实现递归拷贝。 |
| 适用场景 | 引用类型字段无需独立，或对性能要求高的场景。 | 引用类型字段需要独立且完全隔离的场景。 |
4. 实现深拷贝的常用方式
4.1 使用 clone() 方法
- 递归实现拷贝每个引用类型字段。
- 需要确保所有类都实现
Cloneable接口，并重写clone()方法。
4.2 使用序列化
通过将对象序列化为字节流再反序列化来实现深拷贝：
import java.io.*;class Person implements Serializable {String name;Address address;Person(String name, Address address) {this.name = name;this.address = address;}
}class Address implements Serializable {String city;Address(String city) {this.city = city;}
}public class DeepCopyWithSerialization {public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {Address address = new Address("New York");Person person1 = new Person("John", address);// 深拷贝Person person2 = deepCopy(person1);// 修改拷贝对象的引用类型字段person2.address.city = "Los Angeles";// 原对象的引用类型字段未被修改System.out.println(person1.address.city); // 输出：New York}// 序列化深拷贝方法private static <T> T deepCopy(T object) throws IOException, ClassNotFoundException {ByteArrayOutputStream byteOut = new ByteArrayOutputStream();ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(byteOut);out.writeObject(object);ByteArrayInputStream byteIn = new ByteArrayInputStream(byteOut.toByteArray());ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(byteIn);return (T) in.readObject();}
}
4.3 使用第三方库
一些第三方库（如 Apache Commons Lang 的 SerializationUtils）可以简化深拷贝的实现。
5. 注意事项
-
Cloneable接口的限制：- 默认的
Object.clone()方法只能实现浅拷贝，需要手动实现深拷贝。
- 默认的
-
性能考虑：
- 深拷贝通常比浅拷贝耗时更多，尤其是引用类型字段复杂时。
-
引用循环问题：
- 如果对象内部存在循环引用（即对象引用自身或其他对象），需要特别处理，避免递归拷贝时发生栈溢出。
-
使用场景选择：
- 如果引用类型字段无需独立修改，浅拷贝通常已足够。
- 如果引用类型字段需要独立，且修改后不影响原对象，使用深拷贝。
6. 总结
| 浅拷贝 | 深拷贝 |
|---|---|
| 仅复制值类型字段和引用地址 | 复制值类型字段，并递归复制引用类型字段所指向的对象 |
| 性能较高，但存在引用共享的问题 | 性能较低，但保证拷贝对象独立 |
| 适用于引用类型字段无需独立修改的场景 | 适用于引用类型字段需要独立且完全隔离的场景 |
在实际应用中，应根据具体需求选择合适的拷贝方式。浅拷贝适用于简单的场景，而深拷贝更适合复杂对象需要完全隔离的场景。