写在前面的

前几天在复习这块内容的时候看到了几篇不错的博客，文章读起来通俗易懂，今天打算把它们整合一下记录下来。（注：原文链接在此文章的底部）

假如你想复制一个简单变量，很简单：

int apples = 5;
int pears = apples;

不仅仅是int类型，其它七种基本数据类型（byte，short，long，double，float，char，boolean）同样适用于该类情况。

但是如果你想复制一个对象，那情况就稍有些复杂了，可能你会这么写：

class Student { 
    private int number; 
 
    public int getNumber() { 
        return number; 
    } 
 
    public void setNumber(int number) { 
        this.number = number; 
    } 
    
} 
public class Test { 
     
    public static void main(String args[]) { 
         
        Student stu1 = new Student(); 
        stu1.setNumber(12345); 
        Student stu2 = stu1; 
         
        System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber()); 
        System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber()); 
    } 
}

打印结果：

学生1:12345 
学生2:12345

这里我们定义了一个Student类，该类只有一个number字段。然后我们new了一个Student实例，然后将该值赋值给stu2实例（Student stu2 = stu1;）。再看打印结果，作为一个新手，感觉对象复制不过如此，难道真的就是这样的吗？接下来我们试着改变stu2实例的number字段，再打印结果看看：

stu2.setNumber(54321); 
 
System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber()); 
System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());

打印结果：

学生1:54321 
学生2:54321

这就奇怪了，为什么改变stu2的number值，stu1的number值也发生了改变呢？

原因出在stu2 = stu1这一句，该句的作用是将stu1的引用赋值给stu2，这样stu1和stu2指向内存堆中的同一个对象。如图：

那么，怎么能达到复制一个对象呢，对于“复制对象”，我们应该有什么要特别注意的地方呢？接下来就引出今天讨论的主角：对象拷贝。

现在才是概述

对象拷贝(Object Copy)就是将一个对象的属性拷贝到另一个有着相同类类型的对象中去。在程序中拷贝对象是很常见的，主要是为了在新的上下文环境中复用对象的部分或全部数据。Java中有三种类型的对象拷贝：浅拷贝(Shallow Copy)、深拷贝(Deep Copy)、延迟拷贝(Lazy Copy)。

1. 浅拷贝

什么是浅拷贝？

浅拷贝是按位拷贝对象，它会创建一个新对象，这个对象有着原始对象属性值的一份精确拷贝。如果属性是基本类型，拷贝的就是基本类型的值；如果属性是内存地址（引用类型），拷贝的就是内存地址，因此如果其中一个对象改变了这个地址，就会影响到另一个对象。

在上图中，SourceObject有一个int类型的属性 "field1"和一个引用类型属性"refObj"（引用ContainedObject类型的对象）。当对SourceObject做浅拷贝时，创建了CopiedObject，它有一个包含"field1"拷贝值的属性"field2"以及仍指向refObj本身的引用。由于"field1"是基本类型，所以只是将它的值拷贝给"field2"，但是由于"refObj"是一个引用类型, 所以CopiedObject指向"refObj"相同的地址。因此对SourceObject中的"refObj"所做的任何改变都会影响到CopiedObject。

如何实现浅拷贝

是否记得万类之王Object。它有9个方法（getClass(), hashCode(), equals(), clone(), toString(), notify(), notifyAll(), wait(), finalize()），其中一个为clone()方法。该方法的签名是：

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

因为每个类直接或间接的父类都是Object，因此它们都含有clone()方法。要想对一个对象进行复制，就需要对clone()方法覆盖。

关于clone

clone顾名思义就是复制，在Java语言中， clone方法被对象调用，所以会复制对象。所谓的复制对象，首先要分配一个和源对象同样大小的空间，在这个空间中创建一个新的对象。那么在java语言中，有几种方式可以创建对象呢？

1. 使用new操作符创建一个对象

2. 使用clone方法复制一个对象

那么这两种方式有什么相同和不同呢？ new操作符的本意是分配内存。程序执行到new操作符时，首先去看new操作符后面的类型，因为知道了类型，才能知道要分配多大的内存空间。分配完内存之后，再调用构造函数，填充对象的各个域，这一步叫做对象的初始化，构造方法返回后，一个对象创建完毕，可以把他的引用（地址）发布到外部，在外部就可以使用这个引用操纵这个对象。（具体细节可参考我的另一篇文章《JVM之对象的创建、内存布局、访问总结》）

而clone在第一步是和new相似的，都是分配内存，调用clone方法时，分配的内存和源对象（即调用clone方法的对象）相同，然后再使用原对象中对应的各个域，填充新对象的域，填充完成之后，clone方法返回，一个新的相同的对象被创建，同样可以把这个新对象的引用发布到外部。

下面是浅拷贝的一个例子

public class Subject {

   private String name; 

   public Subject(String s) { 
      name = s; 
   } 

   public String getName() { 
      return name; 
   } 

   public void setName(String s) { 
      name = s; 
   } 
}

public class Student implements Cloneable { 

   // 对象引用 
   private Subject subj; 

   private String name; 

   public Student(String s, String sub) { 
      name = s; 
      subj = new Subject(sub); 
   } 

   public Subject getSubj() { 
      return subj; 
   } 

   public String getName() { 
      return name; 
   } 

   public void setName(String s) { 
      name = s; 
   } 

   /** 
    *  重写clone()方法 
    * @return 
    */ 
   public Object clone() { 
      //浅拷贝 
      try { 
         // 直接调用父类的clone()方法
         return super.clone(); 
      } catch (CloneNotSupportedException e) { 
         return null; 
      } 
   } 
}

public class CopyTest {

    public static void main(String[] args) {
        // 原始对象
        Student stud = new Student("John", "Algebra");
        System.out.println("Original Object: " + stud.getName() + " - " + stud.getSubj().getName());

        // 拷贝对象
        Student clonedStud = (Student) stud.clone();
        System.out.println("Cloned Object: " + clonedStud.getName() + " - " + clonedStud.getSubj().getName());

        // 原始对象和拷贝对象是否一样：
        System.out.println("Is Original Object the same with Cloned Object: " + (stud == clonedStud));
        // 原始对象和拷贝对象的name属性是否一样
        System.out.println("Is Original Object's field name the same with Cloned Object: " + (stud.getName() == clonedStud.getName()));
        // 原始对象和拷贝对象的subj属性是否一样
        System.out.println("Is Original Object's field subj the same with Cloned Object: " + (stud.getSubj() == clonedStud.getSubj()));

        stud.setName("Dan");
        stud.getSubj().setName("Physics");

        System.out.println("Original Object after it is updated: " + stud.getName() + " - " + stud.getSubj().getName());
        System.out.println("Cloned Object after updating original object: " + clonedStud.getName() + " - " + clonedStud.getSubj().getName());
    }
}

输出结果如下：

Original Object: John - Algebra
Cloned Object: John - Algebra
Is Original Object the same with Cloned Object: false
Is Original Object's field name the same with Cloned Object: true
Is Original Object's field subj the same with Cloned Object: true
Original Object after it is updated: Dan - Physics
Cloned Object after updating original object: John - Physics

在这个例子中，我让要拷贝的类Student实现了Clonable接口并重写Object类的clone()方法，然后在方法内部调用super.clone()方法。从输出结果中我们可以看到，对原始对象stud的"name"属性所做的改变并没有影响到拷贝对象clonedStud，但是对引用对象subj的"name"属性所做的改变影响到了拷贝对象clonedStud。

2. 深拷贝

什么是深拷贝

深拷贝会拷贝所有的属性,并拷贝属性指向的动态分配的内存。当对象和它所引用的对象一起拷贝时即发生深拷贝。深拷贝相比于浅拷贝速度较慢并且花销较大。

在上图中，SourceObject有一个int类型的属性 "field1"和一个引用类型属性"refObj1"（引用ContainedObject类型的对象）。当对SourceObject做深拷贝时，创建了CopiedObject，它有一个包含"field1"拷贝值的属性"field2"以及包含"refObj1"拷贝值的引用类型属性"refObj2" 。因此对SourceObject中的"refObj"所做的任何改变都不会影响到CopiedObject。

如何实现深拷贝

下面是实现深拷贝的一个例子。只是在浅拷贝的例子上做了一点小改动，Subject 和CopyTest 类都没有变化。

public class Student implements Cloneable { 
   // 对象引用 
   private Subject subj; 

   private String name; 

   public Student(String s, String sub) { 
      name = s; 
      subj = new Subject(sub); 
   } 

   public Subject getSubj() { 
      return subj; 
   } 

   public String getName() { 
      return name; 
   } 

   public void setName(String s) { 
      name = s; 
   } 

   /** 
    * 重写clone()方法 
    * 
    * @return 
    */ 
   public Object clone() { 
      // 深拷贝，创建拷贝类的一个新对象，这样就和原始对象相互独立
      Student s = new Student(name, subj.getName()); 
      return s; 
   } 
}

输出结果如下：

Original Object: John - Algebra
Cloned Object: John - Algebra
Is Original Object the same with Cloned Object: false
Is Original Object's field name the same with Cloned Object: true
Is Original Object's field subj the same with Cloned Object: false
Original Object after it is updated: Dan - Physics
Cloned Object after updating original object: John - Algebra

很容易发现clone()方法中的一点变化。因为它是深拷贝，所以你需要创建拷贝类的一个对象。因为在Student类中有对象引用，所以需要在Student类中实现Cloneable接口并且重写clone方法。

3. 通过序列化实现深拷贝

也可以通过序列化来实现深拷贝。序列化是干什么的?它将整个对象图写入到一个持久化存储文件中并且当需要的时候把它读取回来, 这意味着当你需要把它读取回来时你需要整个对象图的一个拷贝。这就是当你深拷贝一个对象时真正需要的东西。请注意，当你通过序列化进行深拷贝时，必须确保对象图中所有类都是可序列化的。

public class ColoredCircle implements Serializable { 

   private int x; 
   private int y; 

   public ColoredCircle(int x, int y) { 
      this.x = x; 
      this.y = y; 
   } 

   public int getX() { 
      return x; 
   } 

   public void setX(int x) { 
      this.x = x; 
   } 

   public int getY() { 
      return y; 
   } 

   public void setY(int y) { 
      this.y = y; 
   } 

   @Override 
   public String toString() { 
      return "x=" + x + ", y=" + y; 
   } 
}

public class DeepCopy {

   public static void main(String[] args) throws IOException { 
      ObjectOutputStream oos = null; 
      ObjectInputStream ois = null; 

      try { 
         // 创建原始的可序列化对象 
         ColoredCircle c1 = new ColoredCircle(100, 100); 
         System.out.println("Original = " + c1); 

         ColoredCircle c2 = null; 

         // 通过序列化实现深拷贝 
         ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); 
         oos = new ObjectOutputStream(bos); 
         // 序列化以及传递这个对象 
         oos.writeObject(c1); 
         oos.flush(); 
         ByteArrayInputStream bin = new        ByteArrayInputStream(bos.toByteArray()); 
         ois = new ObjectInputStream(bin); 
         // 返回新的对象 
         c2 = (ColoredCircle) ois.readObject(); 

         // 校验内容是否相同 
         System.out.println("Copied   = " + c2); 
         // 改变原始对象的内容 
         c1.setX(200); 
         c1.setY(200); 
         // 查看每一个现在的内容 
         System.out.println("Original = " + c1); 
         System.out.println("Copied   = " + c2); 
      } catch (Exception e) { 
         System.out.println("Exception in main = " + e); 
      } finally { 
         oos.close(); 
         ois.close(); 
      } 
   } 
}

输出结果如下：

Original = x=100, y=100
Copied   = x=100, y=100
Original = x=200, y=200
Copied   = x=100, y=100

这里，你只需要做以下几件事儿:

确保对象图中的所有类都是可序列化的
创建输入输出流
使用这个输入输出流来创建对象输入和对象输出流
将你想要拷贝的对象传递给对象输出流
从对象输入流中读取新的对象并且转换回你所发送的对象的类

在这个例子中，我创建了一个ColoredCircle对象c1然后将它序列化(将它写到ByteArrayOutputStream中). 然后我反序列化这个序列化后的对象并将它保存到c2中。随后我修改了原始对象c1。然后结果如你所见，c1不同于c2，对c1所做的任何修改都不会影响c2。

注意: 序列化这种方式有其自身的限制和问题：

因为无法序列化transient变量, 使用这种方法将无法拷贝transient变量。
再就是性能问题。创建一个socket, 序列化一个对象, 通过socket传输它,然后反序列化它，这个过程与调用已有对象的方法相比是很慢的。所以在性能上会有天壤之别。如果性能对你的代码来说是至关重要的，建议不要使用这种方式。它比通过实现Clonable接口这种方式来进行深拷贝几乎多花100倍的时间。

4. 延迟拷贝

延迟拷贝是浅拷贝和深拷贝的一个组合，实际上很少会使用。当最开始拷贝一个对象时，会使用速度较快的浅拷贝，还会使用一个计数器来记录有多少对象共享这个数据。当程序想要修改原始的对象时，它会决定数据是否被共享（通过检查计数器）并根据需要进行深拷贝。

延迟拷贝从外面看起来就是深拷贝，但是只要有可能它就会利用浅拷贝的速度。当原始对象中的引用不经常改变的时候可以使用延迟拷贝。由于存在计数器，效率下降很高，但只是常量级的开销。而且, 在某些情况下, 循环引用会导致一些问题。

5. 如何选择

如果对象的属性全是基本类型的，那么可以使用浅拷贝，但是如果对象有引用属性，那就要基于具体的需求来选择浅拷贝还是深拷贝。我的意思是如果对象引用任何时候都不会被改变，那么没必要使用深拷贝，只需要使用浅拷贝就行了。如果对象引用经常改变，那么就要使用深拷贝。没有一成不变的规则，一切都取决于具体需求。

原文出处

czjuttsw：Java如何复制对象
hsj1213522415：Java浅拷贝深拷贝