clone方法是如何工作的


clone()是java.lang.Object类下面的一个很难处理的方法，clone()的作用很简单，提供一种克隆机制创建对象的副本，对于如何实现它已成为一个棘手的事，同时还长期被广受批评。不管怎样，我们不去争论历史，现在我们将尝试学习clone方法是怎样工作的。说实在的，想理解克隆机制并不简单，甚至有经验的java程序员也很难解释可变对象的克隆是如何运作的、深克隆（deep copy）与浅克隆（shallow copy）的区别。这文章分为三部分，我们首先看clone方法是如何工作的，第二部分将学习如何重写(override)clone方法，最后我们讨论深度克隆与浅克隆。之所以选择把它作为三部分，是为了一次专注在一件事上，clone()本身就很让人困惑的，因此最好是一个一个理解概念。在这篇文章中将学习到什么是clone方法，以及怎么工作的，顺便说一句，clone是定义一个Object类下基本方法之一，与之类似的还有hashcode()，toString()，wait和notify。

什么是克隆对象

clone()方法返回的对象叫做原始对象的克隆体。一个克隆对象的基本特性必须是：a.clone()！=a，这也就意味着克隆对象和原始对象在java 堆(heap)中是两个独立的对象。a.clone().getClass == a.getClass() 以及 clone.equals(a)，也就是说克隆对象完完全全是原始对象的一个拷贝。这些特征来自于一种良好的行为—正确地重写（overriedden)clone方法。但是这些并不是克隆机制强制要求的。意味着clone()返回的对象可能会违反这些约定（通过调用super.clone()方法返回的对象），当重写clone()方法时，你可以遵循前面两条（a.clone()!=a和a.clone().getClass()==a.getClass()）。为了遵循第三个特性（clone.equals(a)），你必须重写equals方法。例如：Rectangle类的克隆对象就有这三个特性，但是如果你注释equals()再来运行相同的程序，你将看到第三个约束条件clone.equlas(a)返回false，顺便说一下，在《Effective Java》中有条目提到如何有效使用clone方法的知识点，我强烈建议你在读完本文后去翻一翻这本书。

clone方法是如何工作的

java.lang.Object提供了默认的clone方法实现，它声明为protected和native。因此它的实现是取决于本地代码，因为它约定返回对象是通过调用super.clone()方法，任何克隆的过程最终都将到达java.lang.Object 的clone()方法，它首先检查这个相关的类是否实现了Cloneable接口，这个接口是一个标记接口，如果这个实例没有实现cloneable接口，那么就会抛出CloneNotSupported异常，这个异常是一个checked异常，也就是说他在克隆对象的时候总需要被处理。如果没有异常抛出，然后java.lang.Object的clone()方法将创建一个拷贝返回给调用者。因为Object类的clone()方法通过创建新对象来生成这个副本的，然后逐个域拷贝（field-by-filed），类似于赋值操作，这种操作对于原始类型（primitives）和不可变类型（immutable）来说是没问题的，但是如果你的类包含一些可变的数据结构如：ArrayList或数组就不合适了，这种情况原始对象和副本对象将指向相同的堆，你可以通过一种叫深度克隆的技术防止这种事情发生。他的每一个可变的域被独立的克隆，简而言之，下面总结就是一个clone方法是如何工作的。

1. 任何类在实例上调用clone()，他将实现cloneable重写clone方法，创建副本。






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Rectangle
 rec = new Rectangle(30, 60);

 logger.info(rec);

 

   try {

        logger.info("Creating
 Copy of this object using Clone method");

        Rectangle
 copy = rec.clone();

        logger.info("Copy
 " +
 copy);

 

   } catch (CloneNotSupportedException
 ex) {

        logger.debug("Cloning
 is not supported for this object");

   }







2. 在Rectangle中调用clone方法被委派给super.clone()，它可以是自定义的super class或者是默认的java.lang.Object.






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@Override

    protected Rectangle
 clone() throws CloneNotSupportedException
 {

        return (Rectangle) super.clone();

    }












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最后调用到达java.lang.Object的clone()时，他验证相关的类是否实现Cloneable接口，如果没有实现那么抛出CloneNotSupportedException，否则他创建副本filed-by-field。

所以为了clone()方法可以正确的工作，两件事会发生：类必须实现Cloneable接口，必须重写clone方法，这是最简单的例子，对于更复杂的对象，它包含多个fileds、数组，结合不可变对象和原始类型，我们来看第二个clone教程

clone()举例

在这篇文章中，我们没有看到复杂的重写clone的方法，因为我们的Rectangle类非常简单，仅仅只是包含原生类型，只需通过Object的clone方法浅克隆就足够了。但是下面这个例子对理解对象的克隆很重要，这里是完整的代码：






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import org.apache.log4j.Logger;

 

/**

  *
 Simple example of overriding clone() method in Java to understand How Cloning of

  *
 Object works in Java.

  *

  *
 @author

 */

public class JavaCloneTest
 {

    private static final Logger
 logger = Logger.getLogger(JavaCloneTest.class);

 

    public static void main(String
 args[]) {

 

        Rectangle
 rec = new Rectangle(30, 60);

        logger.info(rec);

 

        Rectangle
 copy = null;

        try {

            logger.info("Creating
 Copy of this object using Clone method");

            copy
 = rec.clone();

            logger.info("Copy
 " +
 copy);

 

        } catch (CloneNotSupportedException
 ex) {

            logger.debug("Cloning
 is not supported for this object");

        }

 

        //testing
 properties of object returned by clone method in Java

        logger.info("copy
 != rec : " +
 (copy != rec));

        logger.info("copy.getClass()
 == rec.getClass() : " +
 (copy.getClass() == rec.getClass()));

        logger.info("copy.equals(rec)
 : " +
 copy.equals(rec));

 

        //Updating
 fields in original object

        rec.setHeight(100);

        rec.setWidth(45);

 

        logger.info("Original
 object :" +
 rec);

        logger.info("Clonned
 object  :" +
 copy);

    }

 

}

 

public class Rectangle implements Cloneable{

    private int width;

    private int height;

 

    public Rectangle(int w, int h){

        width
 = w;

        height
 = h;

    }

 

    public void setHeight(int height)
 {

        this.height
 = height;

    }

 

    public void setWidth(int width)
 {

        this.width
 = width;

    }

 

    public int area(){

        return widthheight;

    }

 

    @Override

    public String
 toString(){

        return String.format("Rectangle
 [width: %d, height: %d, area: %d]",
 width, height, area());

    }

 

    @Override

    protected Rectangle
 clone() throws CloneNotSupportedException
 {

        return (Rectangle) super.clone();

    }

 

    @Override

    public boolean equals(Object
 obj) {

        if (obj
 == null)
 {

            return false;

        }

        if (getClass()
 != obj.getClass()) {

            return false;

        }

        final Rectangle
 other = (Rectangle) obj;

        if (this.width
 != other.width) {

            return false;

        }

        if (this.height
 != other.height) {

            return false;

        }

        return true;

    }

 

    @Override

    public int hashCode()
 {

        int hash
 = 7;

        hash
 = 47  hash
 + this.width;

        hash
 = 47  hash
 + this.height;

        return hash;

    }

 

}

 

Output:

2013-05-20 23:46:58,882 0    [main]
 INFO  JavaCloneTest  - Rectangle [width: 30,
 height: 60,
 area: 1800]

2013-05-20 23:46:58,882 0    [main]
 INFO  JavaCloneTest  - Creating Copy of this object
 using Clone method

2013-05-20 23:46:58,882 0    [main]
 INFO  JavaCloneTest  - Copy Rectangle [width: 30,
 height: 60,
 area: 1800]

 

2013-05-20 23:46:58,882 0    [main]
 INFO  JavaCloneTest  - copy != rec : true

2013-05-20 23:46:58,882 0    [main]
 INFO  JavaCloneTest  - copy.getClass() == rec.getClass() : true

2013-05-20 23:46:58,882 0    [main]
 INFO  JavaCloneTest  - copy.equals(rec) : true

 

2013-05-20 23:46:58,882 0    [main]
 INFO  JavaCloneTest  - Original object :Rectangle [width: 45,
 height: 100,
 area: 4500]

 

2013-05-20 23:46:58,882 0    [main]
 INFO  JavaCloneTest  - Cloned object  :Rectangle [width: 30,
 height: 60,
 area: 1800]







从输出结果，你可以清晰的看到克隆对象和原始对象有相同的属性，同样改变原始对象的属性并不影响拷贝对象的状态。因为他们仅仅包含原生字段，包含任何可变对象将影响两者，你同样还可以看到标准的克隆对象的属性如：clone!=original,clone.getClass()==original.getClass()，clone.equals(original).

要记住的事情

    

  1. 克隆方法用于创建对象的拷贝，为了使用clone方法，类必须实现java.lang.Cloneable接口重写protected方法clone，如果没有实现Clonebale接口会抛出CloneNotSupportedException.
    2. 

  2. 在克隆java对象的时候不会调用构造器
    3. 

  3. java提供一种叫浅拷贝（shallow copy）的默认方式实现clone，创建好对象的副本后然后通过赋值拷贝内容，意味着如果你的类包含可变对象，那么原始对象和克隆都将指向相同的内部对象，这是很危险的，因为发生在可变的字段上任何改变将反应到原始对象和副本对象上。为了避免这种情况，重写clone()方法。
    4. 

  4. 按照约定，实例的克隆应该通过调用super.clone()获取，这样有助克隆对象的不变性建如：clone!=original和clone.getClass()==original.getClass()，尽管这些不是必须的
    5.
时间： 2024-08-29 05:33:41

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