[Java实战经验]对象拷贝
目录
- 谨慎重写clone方法
- 重写clone()支持深拷贝带来的问题
- 合适的深拷贝
首先，对于不可变的类，我们不应该实现Cloneable接口，因为不可变类不需要拷贝，直接引用即可，实现Cloneable接口只会造成浪费。
对于Java可变类来说，拷贝分为浅拷贝与深拷贝。
- 浅拷贝（Shallow Copy）
只复制第一层，嵌套对象共享引用，适合简单场景。常见的Object.clone()方法就是浅拷贝。 - 深拷贝（Deep Copy）
递归复制所有层，完全独立，适合复杂数据。一般需要手动实现或使用第三方依赖。
谨慎重写clone方法
Cloneable是一个标记接口（marker interface），没有方法声明。clone方法定义在Object类中，且是protected，需要子类显式重写为public。
Object.clone()默认执行浅拷贝，不适用于需要深拷贝的场景。如果重写clone()来支持深拷贝会怎么样呢？会不会有问题？
重写clone()支持深拷贝带来的问题
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代码复杂，维护成本高
必须确保嵌套对象和对象的元素支持clone，需要递归处理所有字段。
嵌套多层时逐层克隆容易出错且难以维护、耦合高。 -
不可变字段
final字段无法在clone中赋值，限制使用场景。 -
异常处理复杂
需要处理CloneNotSupportedException 异常，必须try-catch。
// 需要捕获异常或抛出
try {Person cloned = (Person) original.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {e.printStackTrace();
}
如果一个类实现了 Cloneable 接口，那么 Object 的 clone 方法将返回该对象的逐个属性（field-by-field）拷贝，属性中包含对象（嵌套对象）也需要实现Cloneable接口，否则会抛出 CloneNotSupportedException 异常。
因此，虽然可以重写clone()来支持深拷贝，但是并不建议这样做。
合适的深拷贝
- 手动递归+clone()方法
递归调用clone方法()，可以结合Stream API。如常见的List深拷贝，借助主流工具包Google Guava 的 Lists.newArrayList()然后clone()：
// 使用 Guava 和手动 clone
List<Person> deepCopy = Lists.newArrayList(originalList.stream().map(p -> (Person) p.clone()) // 假设 Person 实现 Cloneable.toList()
);
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使用构造函数拷贝
《Effective Java》推荐的方式。通过构造函数创建新对象，递归复制字段。
这样可以支持final字段，逻辑清晰，易于维护和扩展。但是需要为每个类编写拷贝逻辑。 -
使用序列化方式
通过序列化（如ObjectOutputStream）将对象转为字节流，再反序列化生成副本。
这种方式性能开销大，且需要对象类实现Serializable。
可以自己实现，也可以使用第三方的。
如Apache Commons Lang 的 SerializationUtils
import org.apache.commons.lang3.SerializationUtils;// 使用 Apache Commons 的 SerializationUtils
List<Person> deepCopy = SerializationUtils.clone(originalList);
Jackson实现了不需要实现Serializable接口的方式，使用JSON序列化，性能较低
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
List<Person> deepCopy = objectMapper.readValue(objectMapper.writeValueAsString(originalList),new TypeReference<List<Person>>() {}
);
- 简单场景：构造函数方式，代码简洁。
- 高性能需求：手动实现
Cloneable接口，控制深拷贝逻辑。 - 复杂嵌套对象：序列化方法+第三方工具（如
SerializationUtils或Jackson），自动处理嵌套对象。
《Effective Java》一书中提到：
如果你继承一个已经实现了 Cloneable 接口的类，你别无选择，只能实现一个行为良好的 clone 方法。 否则，通常你最好提供另一种对象复制方法。 对象复制更好的方法是提供一个复制构造方法或复制工厂。
即，推荐使用构造方法或者复制工厂。
// Copy constructor
public Yum(Yum yum){...};// Copy factory
public static Yum newInstance(Yum yum){...};
这两种方式更为灵活、不受接口实现、类型、final的限制。
另外附一段构造函数+序列化例子
import java.io.*;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;// 嵌套对象类
class InnerObject implements Serializable {private int value;public InnerObject(int value) {this.value = value;}public int getValue() {return value;}public void setValue(int value) {this.value = value;}// 拷贝构造函数public InnerObject(InnerObject other) {this.value = other.value;}
}// 外层对象类
class OuterObject implements Serializable {private int number;private InnerObject inner;private List<Integer> numbers;public OuterObject(int number, InnerObject inner, List<Integer> numbers) {this.number = number;this.inner = inner;this.numbers = numbers;}public int getNumber() {return number;}public void setNumber(int number) {this.number = number;}public InnerObject getInner() {return inner;}public List<Integer> getNumbers() {return numbers;}// 拷贝构造函数（深拷贝）public OuterObject(OuterObject other) {this.number = other.number;this.inner = new InnerObject(other.inner); // 深拷贝嵌套对象this.numbers = new ArrayList<>(other.numbers); // 深拷贝集合}// 序列化实现深拷贝public OuterObject deepCopyViaSerialization() {try {// 序列化ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);oos.writeObject(this);// 反序列化ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);return (OuterObject) ois.readObject();} catch (IOException | ClassNotFoundException e) {throw new RuntimeException("Deep copy failed", e);}}
}public class DeepCopyExample {public static void main(String[] args) {// 创建原始对象InnerObject inner = new InnerObject(10);List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3));OuterObject original = new OuterObject(100, inner, numbers);// 拷贝构造函数深拷贝OuterObject copyConstructor = new OuterObject(original);// 序列化深拷贝OuterObject copySerialized = original.deepCopyViaSerialization();// 修改副本copyConstructor.setNumber(888);copyConstructor.getInner().setValue(444);copyConstructor.getNumbers().set(0, 999);copySerialized.setNumber(777);copySerialized.getInner().setValue(333);copySerialized.getNumbers().set(0, 666);// 输出结果System.out.println("原始对象: number=" + original.getNumber() +", inner.value=" + original.getInner().getValue() +", numbers=" + original.getNumbers());System.out.println("拷贝构造: number=" + copyConstructor.getNumber() +", inner.value=" + copyConstructor.getInner().getValue() +", numbers=" + copyConstructor.getNumbers());System.out.println("序列化拷贝: number=" + copySerialized.getNumber() +", inner.value=" + copySerialized.getInner().getValue() +", numbers=" + copySerialized.getNumbers());}
}