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Java中实现对象的拷贝案例讲解

作者：侧耳倾听111

Java对象拷贝分为浅拷贝（复制值及引用地址）和深拷贝（递归复制所有引用对象）,常用方法包括Object.clone()、序列化及JSON转换,需处理循环引用问题,本文给大家介绍Java中实现对象的拷贝,感兴趣的朋友一起看看吧

对象的拷贝

简介

对象的拷贝，把一个对象中的数据，复制到另一个相同类型的对象中，在某些情况下，这会很有用，例如，创建线程安全的实例中提到的一个规范，对象应该返回自身数据的拷贝，而不应该返回数据本身，避免外部对于数据的修改影响到对象本身，String类就是这么写的，它会对外返回char数组的拷贝，而不是char数组本身，这样，当用户修改char数组时，不会影响到String对象本身。

String类的toCharArray方法，返回内部char数组的拷贝

public char[] toCharArray() {
    // Cannot use Arrays.copyOf because of class initialization order issues
    char result[] = new char[value.length];
    System.arraycopy(value, 0, result, 0, value.length);
    return result;
}

浅拷贝和深拷贝

对象的拷贝，依据类型的不同，可以分为浅拷贝和深拷贝，浅拷贝是引用复制，深拷贝是数据复制。

浅拷贝和深拷贝：

浅拷贝

Object.clone方法，浅拷贝通常是通过这个方法来实现，它是一个本地方法，位于Object类中，子类也可以重写它来实现深拷贝，但是通常不需要这么做，因为代价比较大，如果希望深拷贝是一项通用能力的话。

方法签名：protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

clone方法的使用：

clone方法的底层原理：clone()方法创建了一个对象的浅拷贝。这意味着新对象和原始对象在内存中是两个独立的副本，但是它们中的引用字段指向相同的对象。

案例：

// Person类
public class Person implements Cloneable{
    private String name;
    private int age;
    @Override
    public Person clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (Person) super.clone();
    }
    // 省略构造方法、getter、setter、toString
}
// PersonGroup类：持有Person类的引用，通过这个引用，就可以看出深拷贝和浅拷贝的区别
public class PersonGroup implements Cloneable {
    private String groupName;
    private Person person1;
    @Override
    public PersonGroup clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (PersonGroup) super.clone();
    }
    // 省略构造方法、getter、setter、toString
}
// 测试
public class Test3 {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Person person = new Person("张三", 18);
        PersonGroup personGroup = new PersonGroup("aaa", person);
        PersonGroup clone = personGroup.clone();
        System.out.println("clone = " + clone);
    }
}

对测试类进行debug，观察克隆出的实例和原实例的内存地址，以及它们中成员变量的内存地址，可以得出结论：Object类中的clone方法，将原实例在堆内存中的数据复制了一份，到新的内存空间，再将新内存空间的地址赋值给clone后的对象，两块内存地址中如果有引用类型的数据，那么它们指向相同的内存空间

关于浅拷贝，有一个地方值得注意，在原对象中有引用类型的数据的情况下，浅拷贝出的新对象，如果修改了这个引用指向的对象，原对象也会受影响，如果是修改了引用本身的指向，那么新对象不受影响。

深拷贝

深拷贝有多种实现方式，包括基于IO流的深拷贝、基于json转换的深拷贝，核心原理都是把原对象和它引用的对象，全部复制一份，然后创建一个新对象，新对象的引用也是新对象。原对象和新对象中不存在任何共享对象。

方式1：使用IO流实现深拷贝

@SuppressWarnings("unchecked")
public static <T> T deepCopyByIO(T object) {
    if (object == null) {
        return null;
    }
    // ByteArrayOutputStream、ByteArrayInputStream，是内存流，即使不关闭也不会造成资源泄露，例如文件句柄未
    // 释放等问题，即使如此，随时关闭流依然是一个好习惯，而且关闭输出流会保证缓冲区的数据被正确的写出
    try (ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
         ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream)) {
        objectOutputStream.writeObject(object);
        try (ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(byteArrayOutputStream.toByteArray());
             ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(byteArrayInputStream)) {
            return (T) objectInputStream.readObject();
        }
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace(); // 打印异常信息
        return null;
    }
}

apache提供的common-langs包中也提供了类似的实现，SerializationUtils.clone方法

2、使用json实现深拷贝

// 这里使用的是gson框架，
public static <T> T deepCopyByGson(T object) {
    if (object == null) {
        return null;
    }
    try {
        Gson gson = new Gson(); 
        // 获取对象的类型
        Type type = object.getClass();
        // 将对象转换为 JSON 字符串
        String jsonString = gson.toJson(object);
        // 从 JSON 字符串解析回对象
        return gson.fromJson(jsonString, type);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
        return null;
    }
}

3、使用一些更高效的序列化框架，如hession、kryo等，都可以实现深拷贝。

深拷贝和循环引用

循环引用是指，两个对象互相持有对方的引用，这种情况下，即使是简单的toString方法，如果处理不当，也可能会栈内存溢出。

案例：循环引用

// 两个对象互相持有对方的引用
@Getter
@Setter
public static class Person1 implements Serializable {
    private String name;
    private Person2 person2;
    @Override
    public String toString() {
        return "Person1{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", person2=" + person2 +
                '}';
    }
}
@Getter
@Setter
public static class Person2 implements Serializable {
    private String name;
    private Person1 person1;
    @Override
    public String toString() {
        return "Person2{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", person1=" + person1.toString() +
                '}';
    }
}
// 测试
@Test
public void test4() {
    Person1 person1 = new Person1();
    Person2 person2 = new Person2();
    person1.setName("zs");
    person1.setPerson2(person2);
    person2.setName("ls");
    person2.setPerson1(person1);
    System.out.println("person1 = " + person1);
}

这个案例会报栈内存溢出，因为在打印对象时，调用了它的toString方法，打印对象1的时候发现需要打印对象2，打印对象2的时候发现需要打印对象1，造成循环调用，最终栈内存溢出。

所以在深拷贝时，如何解决循环引用的问题？

方式1：使用基于io流的方式，这种方法天然可以避免循环引用，因为对象序列化机制内置了对循环引用的检测和处理

方式2：忽略循环引用相关的字段，某些json框架可以手动配置，忽略某些字段。

案例：使用fastjson来解决循环引用的问题，这是fastjson内置的特性，在最终结果中，它会使用 “ref” 来代替循环引用

@Test
public void test4() {
    Person1 person1 = new Person1();
    Person2 person2 = new Person2();
    person1.setName("zs");
    person1.setPerson2(person2);
    person2.setName("ls");
    person2.setPerson1(person1);
    // 深拷贝
    String jsonString = JSON.toJSONString(person1, JSONWriter.Feature.ReferenceDetection);
    Person1 person3 = JSON.parseObject(jsonString, Person1.class);
    // {"name":"zs","person2":{"name":"ls","person1":{"$ref":"$"}}}
    System.out.println("jsonString = " + jsonString);
}

总结

这里介绍了复制一个对象的方法，包括浅拷贝、深拷贝，以及它们的基本使用

到此这篇关于Java中如何实现对象的拷贝的文章就介绍到这了,更多相关java对象的拷贝内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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