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《编写高质量代码:改善Java程序的151个建议》建议43:避免对象的浅拷贝

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我们知道一个类实现了Cloneable接口就表示它具备了被拷贝的能力,如果再覆写clone()方法就会完全具备拷贝能力。拷贝是在内存中进行的,所以在性能方面比直接通过new生成对象要快很多,特别是在大对象的生成上,这会使性能的提升非常显著。但是对象拷贝也有一个比较容易忽略的问题:浅拷贝(Shadow Clone,也叫做影子拷贝)存在对象属性拷贝不彻底的问题。我们来看这样一段代码:


public class Client{

public static void main(Stringargs){

//定义父亲

Person f=new Person(/"父亲/");

//定义大儿子

Person s1=new Person(/"大儿子/",f);

//小儿子的信息是通过大儿子拷贝过来的

Person s2=s1.clone();

s2.setName(/"小儿子/");

System.out.println(s1.getName()+/"的父亲是/"+s1.getFather().getName());

System.out.println(s2.getName()+/"的父亲是/"+s2.getFather().getName());

}

}

class Person implements Cloneable{

//姓名

private String name;

//父亲

private Person father;

public Person(String_name){

name=_name;

}

public Person(String_name, Person_parent){

name=_name;

father=_parent;

}

/*name和parent的getter/setter方法省略*/

//拷贝的实现

@Override

public Person clone(){

Person p=null;

try{

p=(Person)super.clone();

}catch(CloneNotSupportedException e){

e.printStackTrace();

}

return p;

}

}


程序中,我们描述了这样一个场景:一个父亲,有两个儿子,大小儿子同根同种,所以小儿子对象就通过拷贝大儿子对象来生成,运行输出的结果如下:


大儿子的父亲是父亲

小儿子的父亲是父亲


这很正确,没有问题。突然有一天,父亲心血来潮想让大儿子去认个干爹,也就是大儿子的父亲名称需要重新设置一下,代码如下:


public static void main(Stringargs){

//定义父亲

Person f=new Person(/"父亲/");

//定义大儿子

Person s1=new Person(/"大儿子/",f);

//小儿子的信息是通过大儿子拷贝过来的

Person s2=s1.clone();

s2.setName(/"小儿子/");

//认干爹

s1.getFather().setName(/"干爹/");

System.out.println(s1.getName()+/"的父亲是/"+s1.getFather().getName());

System.out.println(s2.getName()+/"的父亲是/"+s2.getFather().getName());

}


上面仅仅修改了加粗字体部分,大儿子重新设置了父亲名称,我们期望的输出是:将大儿子父亲的名称修改为干爹,小儿子的父亲名称保持不变。下面来检查一下结果是否如此:


大儿子的父亲是干爹

小儿子的父亲是干爹


怎么回事,小儿子的父亲也成了“干爹”?两个儿子都没有,岂不是要气死“父亲”了!出现这个问题的原因就在于clone方法,我们知道所有类都继承自Object, Object提供了一个对象拷贝的默认方法,即上面代码中的super.clone方法,但是该方法是有缺陷的,它提供的是一种浅拷贝方式,也就是说它并不会把对象的所有属性全部拷贝一份,而是有选择性的拷贝,它的拷贝规则如下:

(1)基本类型

如果变量是基本类型,则拷贝其值,比如int、float等。

(2)对象

如果变量是一个实例对象,则拷贝地址引用,也就是说此时新拷贝出的对象与原有对象共享该实例变量,不受访问权限的限制。这在Java中是很疯狂的,因为它突破了访问权限的定义:一个private修饰的变量,竟然可以被两个不同的实例对象访问,这让Java的访问权限体系情何以堪!

(3)String字符串

这个比较特殊,拷贝的也是一个地址,是个引用,但是在修改时,它会从字符串池(String Pool)中重新生成新的字符串,原有的字符串对象保持不变,在此处我们可以认为String是一个基本类型。(有关字符串的知识详见第4章。)

明白了这三个规则,上面的例子就很清晰了,小儿子对象是通过拷贝大儿子产生的,其父亲都是同一个人,也就是同一个对象,大儿子修改了父亲名称,小儿子也就跟着修改了——于是,父亲的两个儿子都没了!其实要更正也很简单,clone方法的代码如下:


public Person clone(){

Person p=null;

try{

p=(Person)super.clone();

p.setFather(new Person(p.getFather().getName()));

}catch(CloneNotSupportedException e){

e.printStackTrace();

}

return p;

}


然后再运行,小儿子的父亲就不会是“干爹”了。如此就实现了对象的深拷贝(Deep Clone),保证拷贝出来的对象自成一体,不受“母体”的影响,和new生成的对象没有任何区别。

注意 浅拷贝只是Java提供的一种简单拷贝机制,不便于直接使用。