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Java中对象克隆(Clone)的实例教程

零下一度
发布: 2017-07-19 10:00:01
原创
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Part II<br>

谈到了对象的克隆,就不得不说为什么要对对象进行克隆。Java中所有的对象都是保存在堆中,而堆是供全局共享的。也就是说,如果同一个Java程序的不同方法,只要能拿到某个对象的引用,引用者就可以随意的修改对象的内部数据(前提是这个对象的内部数据通过get/set方法曝露出来)。有的时候,我们编写的代码想让调用者只获得该对象的一个拷贝(也就是一个内容完全相同的对象,但是在内存中存在两个这样的对象),有什么办法可以做到呢?当然是克隆咯。

 

Part III

首先,我们是程序员,当然是用我们程序员的语言来交流。

import java.util.Date;
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public class User implements Cloneable {
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	private String username;
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	private String password;
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	private Date birthdate;
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	public User(String username, String password, Date birthdate) {
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		this.username = username;
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		this.password = password;
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		this.birthdate = birthdate;
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	}
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	@Override
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	protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
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		return super.clone();
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	}
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	@Override
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	public int hashCode() {
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		// 省略equals的实现(可用eclipse自动生成)
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	}
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	@Override
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	public boolean equals(Object obj) {
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		// 省略equals的实现(可用eclipse自动生成)
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	}
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	// 省略一大堆get/set方法
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}
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上述代码构建了一个User类,并且实现了java.lang.Cloneable接口。顾名思义,Cloneable的意思就是说明这个类可以被克隆的意思。

而我们先去看看java.lang.Cloneable这个接口有些什么。

/*
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 * @(#)Cloneable.java	1.17 05/11/17
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 *
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 * Copyright 2006 Sun Microsystems, Inc. All rights reserved.
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 * SUN PROPRIETARY/CONFIDENTIAL. Use is subject to license terms.
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 */
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package java.lang;
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/**
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 * A class implements the Cloneable interface to
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 * indicate to the {@link java.lang.Object#clone()} method that it
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 * is legal for that method to make a
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 * field-for-field copy of instances of that class.
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 *
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 * Invoking Object's clone method on an instance that does not implement the
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 * Cloneable interface results in the exception
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 * CloneNotSupportedException being thrown.
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 *
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 * By convention, classes that implement this interface should override
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 * Object.clone (which is protected) with a public method.
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 * See {@link java.lang.Object#clone()} for details on overriding this
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 * method.
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 *
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 * Note that this interface does not contain the clone method.
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 * Therefore, it is not possible to clone an object merely by virtue of the
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 * fact that it implements this interface.  Even if the clone method is invoked
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 * reflectively, there is no guarantee that it will succeed.
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 *
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 * @author  unascribed
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 * @version 1.17, 11/17/05
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 * @see     java.lang.CloneNotSupportedException
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 * @see     java.lang.Object#clone()
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 * @since   JDK1.0
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 */
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public interface Cloneable {
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}
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不要惊讶,没错,除了一大堆的鸡肠以外,这个接口没有定义任何的方法签名。也就是说,我们要克隆一个对象,但是他又不给我提供一个方法。那该怎么办呢?不怕,我们还有全能的Object类,别忘记他可是所有类的始祖啊(神一般的存在着),所以,有事没事都该去问候一下他老人家。

/*
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 * @(#)Object.java	1.73 06/03/30
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 *
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 * Copyright 2006 Sun Microsystems, Inc. All rights reserved.
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 * SUN PROPRIETARY/CONFIDENTIAL. Use is subject to license terms.
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 */
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package java.lang;
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/**
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 * Class Object is the root of the class hierarchy.
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 * Every class has Object as a superclass. All objects,
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 * including arrays, implement the methods of this class.
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 *
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 * @author  unascribed
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 * @version 1.73, 03/30/06
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 * @see     java.lang.Class
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 * @since   JDK1.0
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 */
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public class Object {
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    <br>
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   // 省略N多的代码
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    /**
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     * Creates and returns a copy of this object.  The precise meaning
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     * of "copy" may depend on the class of the object. The general
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     * intent is that, for any object x, the expression:
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     *
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*
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     * x.clone() != x
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     * will be true, and that the expression:
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     *
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*
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     * x.clone().getClass() == x.getClass()
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     * will be true, but these are not absolute requirements.
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     * While it is typically the case that:
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     *
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*
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     * x.clone().equals(x)
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     * will be true, this is not an absolute requirement.
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     *
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     * By convention, the returned object should be obtained by calling
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     * super.clone.  If a class and all of its superclasses (except
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     * Object) obey this convention, it will be the case that
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     * x.clone().getClass() == x.getClass().
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     *
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     * By convention, the object returned by this method should be independent
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     * of this object (which is being cloned).  To achieve this independence,
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     * it may be necessary to modify one or more fields of the object returned
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     * by super.clone before returning it.  Typically, this means
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     * copying any mutable objects that comprise the internal "deep structure"
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     * of the object being cloned and replacing the references to these
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     * objects with references to the copies.  If a class contains only
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     * primitive fields or references to immutable objects, then it is usually
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     * the case that no fields in the object returned by super.clone
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     * need to be modified.
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     *
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     * The method clone for class Object performs a
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     * specific cloning operation. First, if the class of this object does
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     * not implement the interface Cloneable, then a
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     * CloneNotSupportedException is thrown. Note that all arrays
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     * are considered to implement the interface Cloneable.
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     * Otherwise, this method creates a new instance of the class of this
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     * object and initializes all its fields with exactly the contents of
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     * the corresponding fields of this object, as if by assignment; the
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     * contents of the fields are not themselves cloned. Thus, this method
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     * performs a "shallow copy" of this object, not a "deep copy" operation.
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     *
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     * The class Object does not itself implement the interface
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     * Cloneable, so calling the clone method on an object
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     * whose class is Object will result in throwing an
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     * exception at run time.
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     *
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     * @return     a clone of this instance.
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     * @exception  CloneNotSupportedException  if the object's class does not
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     *               support the Cloneable interface. Subclasses
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     *               that override the clone method can also
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     *               throw this exception to indicate that an instance cannot
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     *               be cloned.
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     * @see java.lang.Cloneable
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     */
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    protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;
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}
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呵呵,又是一大串的鸡肠,别以为我是来凑字数的,这些都是Sun公司Java开发人员写的技术文章,多看看少说话吧。

没错,又是个native方法,果然是个高深的东西,不过我们还是要占一下他的便宜。而且他这个方法是protected的,分明就是叫我们去占便宜的。

再继续看看下面测试代码。

import java.util.Date;
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import org.junit.Test;
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public class TestCase {
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<br>
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	@Test
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	public void testUserClone() throws CloneNotSupportedException {
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		User u1 = new User("Kent", "123456", new Date());
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		User u2 = u1;
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		User u3 = (User) u1.clone();
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<br>
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		System.out.println(u1 == u2);		// true
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		System.out.println(u1.equals(u2));	// true
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<br>
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		System.out.println(u1 == u3);		// false
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		System.out.println(u1.equals(u3));	// true
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	}
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}
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这个clone()方法果然牛,一下子就把我们的对象克隆了一份,执行结果也符合我们的预期,u1和u3的地址不同但是内容相同。

 

Part IV

通过上述的例子,我们可以看出,要让一个对象进行克隆,其实就是两个步骤:

1. 让该类实现java.lang.Cloneable接口;

2. 重写(override)Object类的clone()方法。

但是,事实上真的是如此简单吗?再看下面的代码。

public class Administrator implements Cloneable {
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	private User user;
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	private Boolean editable;
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	public Administrator(User user, Boolean editable) {
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		this.user = user;
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		this.editable = editable;
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	}
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<br>
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	@Override
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	protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
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		return super.clone();
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	}
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	@Override
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	public int hashCode() {
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		// 老规矩
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	}
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	@Override
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	public boolean equals(Object obj) {
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		// 老规矩
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	}
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	// 老规矩
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}
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上面定义了一个Administrator类,这个类持有一个User类的对象。接下来我们看看对Administrator对象进行克隆会有什么效果。

import java.util.Date;
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import org.junit.Test;
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public class TestCase {
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	@Test
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	public void testAdministratorClone() throws CloneNotSupportedException {
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		Administrator a1 = new Administrator(new User("Kent", "123456", new Date()), true);
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		Administrator a2 = a1;
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		Administrator a3 = (Administrator) a1.clone();
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		System.out.println(a1 == a2);			// true
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		System.out.println(a1.equals(a2));		// true
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		System.out.println(a1 == a3);			// false
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		System.out.println(a1.equals(a3));		// true
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<br>
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		System.out.println(a1.getUser() == a3.getUser());		//true ! It's not our expected!!!!!
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		System.out.println(a1.getUser().equals(a3.getUser()));	//true
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	}
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}
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呵呵呵!出问题了吧。Java哪是那么容易就能驾驭的说!

这里我们就可以引入两个专业的术语:浅克隆(shallow clone)和深克隆(deep clone)。

所谓的浅克隆,顾名思义就是很表面的很表层的克隆,如果我们要克隆Administrator对象,只克隆他自身以及他包含的所有对象的引用地址

而深克隆,就是非浅克隆。克隆除自身以外所有的对象,包括自身所包含的所有对象实例。至于深克隆的层次,由具体的需求决定,也有“N层克隆”一说。

但是,所有的基本(primitive)类型数据,无论是浅克隆还是深克隆,都会进行原值克隆。毕竟他们都不是对象,不是存储在堆中。注意:基本数据类型并不包括他们对应的包装类。

如果我们想让对象进行深度克隆,我们可以这样修改Administrator类。

@Override
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protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
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	Administrator admin = (Administrator) super.clone();
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	admin.user = (User) admin.user.clone();
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	return admin;
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}
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由于Boolean会对值进行缓存处理,所以我们没必要对Boolean的对象进行克隆。并且Boolean类也没有实现java.lang.Cloneable接口。

Part V

1. 让该类实现java.lang.Cloneable接口;

2. 确认持有的对象是否实现java.lang.Cloneable接口并提供clone()方法;

3. 重写(override)Object类的clone()方法,并且在方法内部调用持有对象的clone()方法;

4. ……

5. 多麻烦啊,调来调去的,如果有N多个持有的对象,那就要写N多的方法,突然改变了类的结构,还要重新修改clone()方法。

难道就没有更好的办法吗?

Part VI

接下来要重点介绍一下使用java.lang.Serializable来实现对象的深度克隆。

首先,我们编写一个工具类并提供cloneTo()方法。

import java.io.ByteArrayInputStream;
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import java.io.ByteArrayOutputStream;
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import java.io.IOException;
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import java.io.ObjectInputStream;
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import java.io.ObjectOutputStream;
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public abstract class BeanUtil {
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	@SuppressWarnings("unchecked")
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	public static  T cloneTo(T src) throws RuntimeException {
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		ByteArrayOutputStream memoryBuffer = new ByteArrayOutputStream();
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		ObjectOutputStream out = null;
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		ObjectInputStream in = null;
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		T dist = null;
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		try {
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			out = new ObjectOutputStream(memoryBuffer);
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			out.writeObject(src);
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			out.flush();
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			in = new ObjectInputStream(new ByteArrayInputStream(memoryBuffer.toByteArray()));
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			dist = (T) in.readObject();
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		} catch (Exception e) {
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			throw new RuntimeException(e);
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		} finally {
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			if (out != null)
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				try {
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					out.close();
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					out = null;
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				} catch (IOException e) {
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					throw new RuntimeException(e);
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				}
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			if (in != null)
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				try {
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					in.close();
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					in = null;
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				} catch (IOException e) {
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					throw new RuntimeException(e);
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				}
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		}
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		return dist;
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	}
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登录后复制
登录后复制
登录后复制
登录后复制
登录后复制
登录后复制
登录后复制
登录后复制
登录后复制
}
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登录后复制
登录后复制
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看不懂,没关系,直接拿去用就可以了。嘻嘻。

接下来我们测试一下是否能通过这个工具来实现深度克隆。

又是这个可爱的TestCase,可怜的每次都要动他……

import java.util.Date;
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import org.junit.Test;
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public class TestCase {
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	@Test
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	public void testCloneTo() {
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		Administrator src = new Administrator(new User("Kent", "123456", new Date()), true);
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		Administrator dist = BeanUtil.cloneTo(src);
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		System.out.println(src == dist);			// false
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		System.out.println(src.equals(dist));		// true
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		System.out.println(src.getUser() == dist.getUser());		//false ! Well done!
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		System.out.println(src.getUser().equals(dist.getUser()));	//true
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	}
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}
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好了,无论你的对象有多么的复杂,只要这些对象都能够实现java.lang.Serializable接口,就可以进行克隆,而且这种克隆的机制是JVM完成的,不需要修改实体类的代码,方便多了。

以上是Java中对象克隆(Clone)的实例教程的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章!

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