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Java SE Cloneable接口和深/浅拷贝

news 2025/6/2 9:21:11

Java为我们提供了各种各样功能的接口，Clonable接口就是其中之一。

它通常配合Object类的 clone方法使用。这个方法可以为我们创建一个对象的拷贝，即复制一个对象。在进入本文的主要内容之前，先来对访问限定符 protected进行一个解剖。

1.再谈 protected

我们知道，在一个类中被 protected修饰的字段和方法，它们的访问权限如下：

本类内部：本类内部的所有成员都能够访问被protected修饰的元素。
同一个包内：同一包中的其他类，不管是子类还是非子类，都可以访问该元素。
不同包的子类：若子类与父类不在同一个包中，子类可以通过继承或者创建子类对象的方式来访问父类的 protected成员。

这里重点讨论第三点，当一个类中有被 protected修饰的字段和方法，并且它的子类与它在不同包时，那么子类只能在自身内部去调用父类的 protected成员，不能在外部调用。

举个例子如下：

//父类 Animal位于Demo1包
package Demo1;public class Animal {private String name;private int age;public Animal(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}protected void eat() {System.out.println(this.name + "正在吃饭....");}
}//子类 Dog位于Demo2包package Demo2;import Demo1.Animal;public class Dog extends Animal {public Dog(String name, int age) {super(name, age);}public void eat1() {super.eat();}
}//测试类 Testimport Demo2.Dog;public class Test {public static void main(String[] args) {Dog dog = new Dog("大黄",1);//dog.eat();发生错误：java: eat() 在 Demo1.Animal 中是 protected 访问控制dog.eat1();//正常运行，运行结果：大黄正在吃饭....}
}

我们可以发现，确实如此，eat()方法是父类Animal中被protected修饰的方法，不能在子类Dog类外部直接调用，像这样：dog.eat()，只能在子类内部调用，只有在子类内部的方法中去调用父类Animal，像这样：eat1()中的super.eat();这样Dog类外部使用 dog.eat1()，就可以间接调用父类Animal的eat()方法。

当然，我们也可以对在子类中对父类的protected方法进行重写，这样在子类外部就能直接调用了。这里就不再举例了。

2. 如何进行克隆

要使用Object类的clone方法，我们通常需要做以下几件事：

在要克隆的类中重写Object类的 clone方法
实现 Cloneable接口
事先处理异常情况

现在有一个Person类,我们打算克隆它的一个对象。

1.在要克隆的类中重写Object类的 clone方法

package Demo3;public class Person {public String name;public Person(String name) {this.name = name;}//重写 clone方法@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();}
}

注：可以通过快捷键“Alt + Insert”快速重写 clone方法。

2.实现 Cloneable接口

package Demo3;public class Person implements Cloneable{private String name;public Person(String name) {this.name = name;}@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();}
}

注：当我们进入 Cloneable接口时，会发现它是一个空接口，它的作用是 宣布实现了这个接口的类可以克隆。

3.处理异常情况，我们创建一个测试类，在测试类中去克隆一个Person对象。

package Demo3;public class Test {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException{Person person1 = new Person("小明");Person person2 = (Person) person1.clone();}
}
//这里，需要做两件事
//1.把重写的 clone方法中的：throws CloneNotSupportedException 这个部分复制到 mian方法后面。
//2.因为重写的 clone方法的返回值为 Object，因此这里需要强转。

让我们测试一下：

package Demo3;public class Test {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException{Person person1 = new Person("小明");Person person2 = (Person) person1.clone();System.out.println("person1的名字：" + person1.name);System.out.println("person2的名字：" + person2.name);}
}//运行结果
person1的名字：小明
person2的名字：小明

显然，确实做到克隆一份person1。

那么它的过程是怎么样的呢？我们通过图画的方式来说明：

3. 浅拷贝

知道了如何进行克隆，接着我们来讨论一下什么是浅拷贝，顾名思义可以理解为：浅度的克隆。

举个例子：我们在创建一个新的类 Money，在 Person类中创建一个 money对象，并将它作为一个字段。

//Money类package Demo3;public class Money {public int m = 10;
}//Person类package Demo3;public class Person implements Cloneable{public String name;public Money money = new Money();public Person(String name) {this.name = name;}@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();}
}

现在，我们再去克隆，接着修改person2对象当中的money对象的m，看看结果如何。

package Demo3;public class Test {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException{Person person1 = new Person("小明");Person person2 = (Person) person1.clone();System.out.println("person1的m：" + person1.money.m);System.out.println("修改前的person2的m：" + person2.money.m);person2.money.m = 100;System.out.println("==================");System.out.println("person1的m：" + person1.money.m);System.out.println("修改后的person2的m：" + person2.money.m);}
}//运行结果
person1的m：10
修改前的person2的m：10
==================
person1的m：100
修改后的person2的m：100

我们可以发现，person1与person2公用一个 money.m,因为person1和person2的money引用指向同一个对象。对于它的过程，我们依旧可以用画图的方式表示：

4. 深拷贝

在浅拷贝的例子里，我们会发现 person1和 person2公用一个 money.m，原因是它们的 money引用中储存的是同一个money对象的地址。现在我们不想它们公用一个 money.m，那么我们该怎么做呢？这里我们就需要实现深拷贝。

想要实现深拷贝，要做两件事：

要进行拷贝的类都要重写 clone方法和实现 Cloneable接口，例如作为 Person类字段的 Money类也要重写clone方法。
修改主要的类的重写的clone方法，例如上述例子中的 Person类，它是主要的类，因为Money类是它的字段。

在Money类中重写 clone方法和实现 Cloneable接口。


package Demo3;public class Money implements Cloneable{public int m = 10;//重写 clone方法@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();}
}

修改 Person类中的重写的 clone方法。

package Demo3;public class Person implements Cloneable{public String name;public Money money = new Money();public Person(String name) {this.name = name;}@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {Person temp = (Person) super.clone();   temp.money = (Money) this.money.clone();return temp;}
}//说明：这里先创建一个 Person类型的变量 temp，用来接收克隆的person对象，
//接着让temp.money去接收克隆的money对象，最后返回 temp变量。

现在，我们再去克隆，接着修改person2对象当中的money对象的m，看看结果如何。

package Demo3;public class Test {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException{Person person1 = new Person("小明");Person person2 = (Person) person1.clone();System.out.println("person1的m：" + person1.money.m);System.out.println("修改前的person2的m：" + person2.money.m);person2.money.m = 100;System.out.println("==================");System.out.println("person1的m：" + person1.money.m);System.out.println("修改后的person2的m：" + person2.money.m);}
}//运行结果
person1的m：10
修改前的person2的m：10
==================
person1的m：10
修改后的person2的m：100

显然，此时修改 person2的 money.m也不会影响person1，因为person2的 money对象是克隆person1的，不再是与person1公用了。对于它的过程，我们用图画表示如下：