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详述:JAVA不妨克隆

[摘要]经常听到有人说java中没有指针。事实如此吗?no,java是有指针的,只不过换了个名字而已,也就是我们经常提到的引用。我们知道,在java中一切都是对象,那么我们如何操控对象?如何在成千上万的对象中找到我们所需的那个对象呢?又是如何让对象按照我们的意思来完成任务的呢?   Object o = ...
经常听到有人说java中没有指针。事实如此吗?no,java是有指针的,只不过换了个名字而已,也就是我们经常提到的引用。我们知道,在java中一切都是对象,那么我们如何操控对象?如何在成千上万的对象中找到我们所需的那个对象呢?又是如何让对象按照我们的意思来完成任务的呢?

  Object o = new Object();
  这是java中最常见的语句了,在这句话中做了三件事。首先声明一个Object类型的变量o,在内存中为对象划分一块地址new Object(),将声明的变量指向内存中的对象。如此一来,我们就可以通过o来操纵对象了。就好像孩子们玩的遥控飞机,在空中飞行的是飞机,而使它做出优美动作的却是孩子们手中的摇控器。

  "克隆"是如今听到的较多的词汇,听说已经将某只羊克隆了好几份了。但愿这种技术不要在人身上实验。java中也有"克隆",与现实世界的克隆一样,将一个实际存在的对象拷贝几份。如下:
  //倒霉的羊
  public class Sheep implements Cloneable{
  private String name;
  public void setName(String arg) {
  name = arg;
  }
  public String getName() {
  return name;
  }
  public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
  return super.clone();
  }
  }
  //克隆
  public class Main {
  public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
  Sheep sheep = new Sheep(); //先得到那只羊的实例
  sheep.setName("我是真的"); //给它做个记号
  System.out.println("sheep.getName() = " + sheep.getName());
  Sheep sheepClone = (Sheep)sheep.clone(); //开始克隆
  System.out.println("sheepClone.getName() = " + sheepClone.getName());
  }
  }

  运行程序结果为:
  sheep.getName() = 我是真的
  sheepClone.getName() = 我是真的

  两只羊是一模一样的(哪怕那只羊瘸腿)。让我们来看看代码。首先要注意的是Sheep类实现了Cloneable接口(该接口属于java.lang包,默认已经导入了),该接口中并没有定义要实现的方法,是个空接口,起标志作用。也就是说,实现了这个接口的羊就不再是只普通的羊,它是一只可以被克隆的羊。再往下看,有个clone方法,返回Object类型的对象,并抛出CloneNotSupportedException异常。

  该方法覆写了父类(Object)的clone方法,并在最后调用了super.clone(),这也意味着无论clone类继承结构是什么样的,super.clone()都会直接或间接调用Object类的clone()方法。看看jdk帮助文档会发现,Object类的clone()是一个native方法,我们知道,native方法的效率一般来说都是远高于java中的非native方法。这也说明了new一个对象,然后将原对象中的数据导入到新创建的对象中去的做法是多么愚蠢。必须说明的是Object中的clone方法是protected的,所以要使用clone就必须继承Object类(默认)。并且为了可以使其它类调用该方法,必须将其作用域设置为public。

  以上只是一个简单clone的实现。下面说说"影子clone"和"深度clone"。

  何为影子clone?先看一下例子。
  //倒霉的羊
  public class Sheep implements Cloneable{
  private String name;
  public void setName(String arg) {
  name = arg;
  }
  public String getName() {
  return name;
  }
  public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
  return super.clone();
  }
  }
  //羊圈
  public class Sheepfold implements Cloneable {
  public Sheep sheep;
  public String name;
  public Sheepfold() {
  sheep = new Sheep();
  }
  public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
  return super.clone();
  }
  }
  //克隆
  public class Main {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
  Sheepfold fold = new Sheepfold();
  fold.name = "小羊圈";
  fold.sheep.setName("小羊");
  Sheepfold fold2 = (Sheepfold)fold.clone();
  System.out.println(" fold2.name = " + fold2.name);
  System.out.println(" fold2.sheep.getName() = " + fold2.sheep.getName());
  fold2.name = "大羊圈";
  fold2.sheep.setName("大羊");
  System.out.println("=====================================");
  System.out.println(" fold2.name = " + fold2.name);
  System.out.println("* fold2.sheep.getName() = " + fold2.sheep.getName());
  System.out.println(" fold.name = " + fold.name);
  System.out.println("* fold.sheep.getName() = " + fold.sheep.getName());
  System.out.println("=====================================");
  }
  }

  在这个例子中有三个类,Sheep和Sheepflod都实现了Cloneable接口,并且覆写了Object类的clone方法,说明这两个类是具有克隆能力的。注意一点,在Sheepflod中持有一个Sheep的实例,并在Main类中对其进行克隆,结果如下:
  fold2.name = 小羊圈
  fold2.sheep.getName() = 小羊
  =======================
  fold2.name = 大羊圈
  * fold2.sheep.getName() = 大羊
  fold.name = 小羊圈
  * fold.sheep.getName() = 大羊
  ======================

  请注意一下结果中带有"*"号的两条结果语句。fold2.sheep和fold.sheep的name都变为了"大羊",很奇怪是吗?在此之前,我们只对fold2.sheep的name赋过值。为什么fold.sheep的name也变为了"大羊"呢?原因很简单,因为它们是指向同一个对象的不同引用。从中可以看出,调用Object类中clone()方法时,首先在内存中划分一块同原对象相同的空间,然后将原对象的内容原样拷贝至新对象。

  我们知道,java中有基本数据类型,对于基本数据类型,这样的操作是没有问题的,但对非基本类型变量,它们保存的仅仅是对象的引用,这也是为什么clone后非基本类型变量和原对象中的变量指向同一个对象的原因。可能你已经注意到,程序中用到了String类型,即对象,为什么没有出现引用指向同一地址的情况?

  这是因为String是一个不可更改的类(immutable class),每次给它赋值时,都会产生一个新的String对象。如String str = "a"; str += "b";在这两句代码中,当执行str += "b"时,实际上是重新成生了一个值为"ab"的String对象,即重新分配了一块内存空间。以上clone方法通常被称为"影子clone"。"影子clone"给我们留下了一个问题,即多个引用指向同一个对象。如何解决该问题呢?答案为"深度clone"。把上面的例子改成深度clone很简单,只需将Sheepfold的clone()方法改为如下即可:
  public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
  Sheepfold fold = (Sheepfold)super.clone();
  sheep = (Sheep)fold.sheep.clone();
  return fold;
  }

  至此,clone就基本完成了。当然,在实际使用过程中需要注意一些问题,比如StringBuffer不可以直接clone(当然,也有解决办法)等等。

  全文完!