面向对象之深复制与浅复制

前言：

　　基于面向对象的思想，大部分的类都可视为“工具”。那么对于工具的使用，我们总是期望能高效而又方便。特别是当我们在重复实现某些功能的时候，那有没有一种能快速复用类的捷径呢？

　　既然提出来，答案当然是肯定的。“Copy”----复制。

　　查看Java中的Object这个祖先类我们可以发现，该类含有一个clone()方法，并且返回“Object”类型。不过，方法的前面还有“native”关键字，其表示Object类使用其方法时是编译器内部执行的，对外界不可正常访问。

　　回到正题，什么样的类才可以进行克隆呢？----实现Cloneable接口。常见的Calendar类和Date工具类都已实现了该接口，所以可以直接进行克隆。下面我们自己写一个实现Cloneable接口的类进行测试。

创建House类及Wall类，其中House类与Wall类属于组合关系。

package clonable;

public class House implements Cloneable {

    // field

    private int id;
    private double area;
    private Wall wall;

    public Wall getWall() {
        return wall;
    }

    public void setWall(Wall wall) {
        this.wall = wall;
    }

    public double getArea() {
        return area;
    }

    public House() {
        id = 1;
        area = 170.5;
        wall = new Wall();
    }

    public House(double area) {
        super();
        this.area = area;
    }

    public void setArea(double area) {
        this.area = area;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }
    /*
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        House house = (House) super.clone(); // clone self
        house.setWall((Wall) house.getWall().clone()); // refresh 'wall' as type
                                                        // of Wall
        return house;
    }
    */
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }

    // show the detail message about the house

    public void show() {
        System.out.println("area: " + getArea() + ",and the color of wall is:"
                + wall.getColor());

    }

}

package clonable;

public class Wall implements Cloneable{
    
    private String color=null;

    public String getColor(){
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }
    
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
    
    
}

测试程序：

package clonable;

import java.util.Date;

public class Client {

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        
        
        System.out.println("---Clone test!---");
        House h1 = new House();
        h1.getWall().setColor("Blue");
        House h2 = (House)h1.clone();
        h2.getWall().setColor("Pink");
        House h3 = (House)h1.clone();
        h3.getWall().setColor("Black");
        
        h1.show();
        h2.show();
        h3.show();
    }

}

测试结果：

---Clone test!---
area: 170.5,and the color of wall is:Black
area: 170.5,and the color of wall is:Black
area: 170.5,and the color of wall is:Black

从结果中我们发现，除了基本类型的值可以进行克隆以外，引用类型无法实现复制。一个set操作，将wall.color属性全部改为black。

大家看出所以然了麽。其实，这就是所谓的“浅复制（shadow copy）”。其大概意思指的是对实现了Cloneable接口的对象进行克隆的时候，值对象可直接复制，而引用对象只是复制其“引用”而已。所以，才会出现最后的h3的set操作改变了前面h1和h2设置的wall.color属性。具体，可参考下图：

图一：浅复制

思考一下，如何实现“深复制”？即在复制基本类型的同时，还能复制引用类型做指向的对象。

解决方法是这样的，首先得确定引用对象实现了Cloneable接口。然后，我们重写House类的clone()方法对引用对象同样进行克隆操作。最后将其set回house对象，这样便实现了深复制！

---修改后的House类----

package clonable;

public class House implements Cloneable {

    // field

    private int id;
    private double area;
    private Wall wall;

    public Wall getWall() {
        return wall;
    }

    public void setWall(Wall wall) {
        this.wall = wall;
    }

    public double getArea() {
        return area;
    }

    public House() {
        id = 1;
        area = 170.5;
        wall = new Wall();
    }

    public House(double area) {
        super();
        this.area = area;
    }

    public void setArea(double area) {
        this.area = area;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }
    
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        House house = (House) super.clone(); // clone self
        house.setWall((Wall) house.getWall().clone()); // refresh 'wall' as type
                                                        // of Wall
        return house;
    }
    /*
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
    */
    
    // show the detail message about the house
    public void show() {
        System.out.println("area: " + getArea() + ",and the color of wall is:"
                + wall.getColor());

    }

}

测试结果：

---Clone test!---
area: 170.5,and the color of wall is:Blue
area: 170.5,and the color of wall is:Pink
area: 170.5,and the color of wall is:Black

图二：深复制