Java中对象的创建
clone顾名思义就是复制&＃xff0c; 在Java语言中&＃xff0c; clone方法被对象调用&＃xff0c;所以会复制对象。所谓的复制对象&＃xff0c;首先要分配一个和源对象同样大小的空间&＃xff0c;在这个空间中创建一个新的对象。那么在java语言中&＃xff0c;有几种方式可以创建对象呢&＃xff1f;
1 使用new操作符创建一个对象
2 使用clone方法复制一个对象
那么这两种方式有什么相同和不同呢&＃xff1f;
new操作符的本意是分配内存。程序执行到new操作符时&＃xff0c;
首先去看new操作符后面的类型&＃xff0c;因为知道了类型&＃xff0c;才能知道要分配多大的内存空间。分配完内存之后&＃xff0c;再调用构造函数&＃xff0c;填充对象的各个域&＃xff0c;这一步叫做对象的
初始化&＃xff0c;构造方法返回后&＃xff0c;一个对象创建完毕&＃xff0c;可以把他的引用(地址)发布到外部&＃xff0c;在外部就可以使用这个引用操纵这个对象。而clone在第一步是和new
相似的&＃xff0c;
都是分配内存&＃xff0c;调用clone方法时&＃xff0c;分配的内存和源对象(即调用clone方法的对象)相同&＃xff0c;然后再使用原对象中对应的各个域&＃xff0c;填充新对象的域&＃xff0c;
填充完成之后&＃xff0c;clone方法返回&＃xff0c;一个新的相同的对象被创建&＃xff0c;同样可以把这个新对象的引用发布到外部。
复制对象 or 复制引用
在Java中&＃xff0c;以下类似的代码非常常见&＃xff1a;
Person p &＃61; new Person(23, "zhang");
Person p1 &＃61; p;
System.out.println(p);
System.out.println(p1);
当Person p1 &＃61; p;执行之后&＃xff0c; 是创建了一个新的对象吗&＃xff1f; 首先看打印结果&＃xff1a;
com.pansoft.zhangjg.testclone.Person&＃64;2f9ee1ac
com.pansoft.zhangjg.testclone.Person&＃64;2f9ee1ac
可已看出&＃xff0c;打印的地址值是相同的&＃xff0c;既然地址都是相同的&＃xff0c;那么肯定是同一个对象。p和p1只是引用而已&＃xff0c;他们都指向了一个相同的对象Person(23, "zhang") 。 可以把这种现象叫做引用的复制。 (关于引用和对象的区分&＃xff0c;可以参考我之前的文章Java中的String为什么是不可变的&＃xff1f;
-- String源码分析 &＃xff0c; 其中有一节讲到了引用和对象的区分)。上面代码执行完成之后&＃xff0c; 内存中的情景如下图所示&＃xff1a;
而下面的代码是真真正正的克隆了一个对象。
Person p &＃61; new Person(23, "zhang");
Person p1 &＃61; (Person) p.clone();
System.out.println(p);
System.out.println(p1);
从打印结果可以看出&＃xff0c;两个对象的地址是不同的&＃xff0c;也就是说创建了新的对象&＃xff0c; 而不是把原对象的地址赋给了一个新的引用变量&＃xff1a;
com.pansoft.zhangjg.testclone.Person&＃64;2f9ee1ac
com.pansoft.zhangjg.testclone.Person&＃64;67f1fba0
以上代码执行完成后&＃xff0c; 内存中的情景如下图所示&＃xff1a;
深拷贝 or 浅拷贝
上面的示例代码中&＃xff0c;Person中有两个成员变量&＃xff0c;分别是name和age&＃xff0c; name是String类型&＃xff0c; age是int类型。代码非常简单&＃xff0c;如下所示&＃xff1a;
public class Person implements Cloneable{
private int age ;
private String name;
public Person(int age, String name) {
this.age &＃61; age;
this.name &＃61; name;
}
public Person() {}
public int getAge() {
return age;
}
public String getName() {
return name;
}
&＃64;Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return (Person)super.clone();
}
}
由于age是基本数据类型&＃xff0c;
那么对它的拷贝没有什么疑议&＃xff0c;直接将一个4字节的整数值拷贝过来就行。但是name是String类型的&＃xff0c; 它只是一个引用&＃xff0c;
指向一个真正的String对象&＃xff0c;那么对它的拷贝有两种方式&＃xff1a; 直接将源对象中的name的引用值拷贝给新对象的name字段&＃xff0c;
或者是根据原Person对象中的name指向的字符串对象创建一个新的相同的字符串对象&＃xff0c;将这个新字符串对象的引用赋给新拷贝的Person对象的
name字段。这两种拷贝方式分别叫做浅拷贝和深拷贝。深拷贝和浅拷贝的原理如下图所示&＃xff1a;
下面通过代码进行验证。如果两个Person对象的name的地址值相同&＃xff0c;
说明两个对象的name都指向同一个String对象&＃xff0c; 也就是浅拷贝&＃xff0c; 而如果两个对象的name的地址值不同&＃xff0c;
那么就说明指向不同的String对象&＃xff0c; 也就是在拷贝Person对象的时候&＃xff0c; 同时拷贝了name引用的String对象&＃xff0c;
也就是深拷贝。验证代码如下&＃xff1a;
Person p &＃61; new Person(23, "zhang");
Person p1 &＃61; (Person) p.clone();
String result &＃61; p.getName() &＃61;&＃61; p1.getName()
? "clone是浅拷贝的" : "clone是深拷贝的";
System.out.println(result);
打印结果为&＃xff1a;
clone是浅拷贝的
static class Body implements Cloneable{
public Head head;
public Body() {}
public Body(Head head) {this.head &＃61; head;}
&＃64;Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
static class Head /*implements Cloneable*/{
public Face face;
public Head() {}
public Head(Face face){this.face &＃61; face;}
}
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Body body &＃61; new Body(new Head());
Body body1 &＃61; (Body) body.clone();
System.out.println("body &＃61;&＃61; body1 : " &＃43; (body &＃61;&＃61; body1) );
System.out.println("body.head &＃61;&＃61; body1.head : " &＃43; (body.head &＃61;&＃61; body1.head));
}
在以上代码中&＃xff0c; 有两个主要的类&＃xff0c; 分别为Body和Face&＃xff0c; 在Body类中&＃xff0c; 组合了一个Face对象。当对Body对象进行clone时&＃xff0c; 它组合的Face对象只进行浅拷贝。打印结果可以验证该结论&＃xff1a;
body &＃61;&＃61; body1 : false
body.head &＃61;&＃61; body1.head : true
如果要使Body对象在clone时进行深拷贝&＃xff0c; 那么就要在Body的clone方法中&＃xff0c;将源对象引用的Head对象也clone一份。
static class Body implements Cloneable{
public Head head;
public Body() {}
public Body(Head head) {this.head &＃61; head;}
&＃64;Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Body newBody &＃61; (Body) super.clone();
newBody.head &＃61; (Head) head.clone();
return newBody;
}
}
static class Head implements Cloneable{
public Face face;
public Head() {}
public Head(Face face){this.face &＃61; face;}
&＃64;Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Body body &＃61; new Body(new Head());
Body body1 &＃61; (Body) body.clone();
System.out.println("body &＃61;&＃61; body1 : " &＃43; (body &＃61;&＃61; body1) );
System.out.println("body.head &＃61;&＃61; body1.head : " &＃43; (body.head &＃61;&＃61; body1.head));
}
打印结果为&＃xff1a;
body &＃61;&＃61; body1 : false
body.head &＃61;&＃61; body1.head : false
由此可见&＃xff0c; body和body1内的head引用指向了不同的Head对象&＃xff0c; 也就是说在clone Body对象的同时&＃xff0c; 也拷贝了它所引用的Head对象&＃xff0c; 进行了深拷贝。
真的是深拷贝吗
由上一节的内容可以得出如下结论&＃xff1a;
那么&＃xff0c;对Body对象来说&＃xff0c;算是这算是深拷贝吗&＃xff1f;其实应该算是深拷贝&＃xff0c;因为对
Body对象内所引用的其他对象(目前只有Head)都进行了拷贝&＃xff0c;也就是说两个独立的Body对象内的head引用已经指向了独立的两个Head对象。
但是&＃xff0c;这对于两个Head对象来说&＃xff0c;他们指向了同一个Face对象&＃xff0c;这就说明&＃xff0c;两个Body对象还是有一定的联系&＃xff0c;并没有完全的独立。这应该说是一种不彻底的深拷贝。
如何进行彻底的深拷贝
对于上面的例子来说&＃xff0c;怎样才能保证两个Body对象完全独立呢&＃xff1f;只要在拷贝
Head对象的时候&＃xff0c;也将Face对象拷贝一份就可以了。这需要让Face类也实现Cloneable接口&＃xff0c;实现clone方法&＃xff0c;并且在在Head对象的
clone方法中&＃xff0c;拷贝它所引用的Face对象。修改的部分代码如下&＃xff1a;
static class Head implements Cloneable{
public Face face;
public Head() {}
public Head(Face face){this.face &＃61; face;}
&＃64;Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
//return super.clone();
Head newHead &＃61; (Head) super.clone();
newHead.face &＃61; (Face) this.face.clone();
return newHead;
}
}
static class Face implements Cloneable{
&＃64;Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
再次运行上面的示例&＃xff0c;得到的运行结果如下&＃xff1a;
body &＃61;&＃61; body1 : false
body.head &＃61;&＃61; body1.head : false
body.head.face &＃61;&＃61; body1.head.face : false
这说名两个Body已经完全独立了&＃xff0c;他们间接引用的face对象已经被拷贝&＃xff0c;也就是引用了独立的Face对象。内存结构图如下&＃xff1a;
依此类推&＃xff0c;如果Face对象还引用了其他的对象&＃xff0c; 比如说Mouth&＃xff0c;如果不经过处理&＃xff0c;Body对象拷贝之后还是会通过一级一级的引用&＃xff0c;引用到同一个Mouth对象。同理&＃xff0c; 如果要让Body在引用链上完全独立&＃xff0c; 只能显式的让Mouth对象也被拷贝。
到此&＃xff0c;可以得到如下结论&＃xff1a;如果在拷贝一个对象时&＃xff0c;要想让这个拷贝的对象和源对象完全彼此独立&＃xff0c;那么在引用链上的每一级对象都要被显式的拷贝。所以创
建彻底的深拷贝是非常麻烦的&＃xff0c;尤其是在引用关系非常复杂的情况下&＃xff0c; 或者在引用链的某一级上引用了一个第三方的对象&＃xff0c;
而这个对象没有实现clone方法&＃xff0c; 那么在它之后的所有引用的对象都是被共享的。
举例来说&＃xff0c;如果被Head引用的Face类是第三方库中的类&＃xff0c;并且没有实现Cloneable接口&＃xff0c;那么在Face之后的所有对象都会被拷贝前后的两个
Body对象共同引用。假设Face对象内部组合了Mouth对象&＃xff0c;并且Mouth对象内部组合了Tooth对象&＃xff0c;
内存结构如下图&＃xff1a;
写在最后
clone在平时项目的开发中可能用的不是很频繁&＃xff0c;但是区分深拷贝和浅拷贝会让我
们对java内存结构和运行方式有更深的了解。至于彻底深拷贝&＃xff0c;几乎是不可能实现的&＃xff0c;原因已经在上一节中进行了说明。深拷贝和彻底深拷贝&＃xff0c;在创建不可变对
象时&＃xff0c;可能对程序有着微妙的影响&＃xff0c;可能会决定我们创建的不可变对象是不是真的不可变。clone的一个重要的应用也是用于不可变对象的创建。关于创建不可
变对象&＃xff0c;我会在后续的文章中进行阐述&＃xff0c;敬请期待。
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