Java浅拷贝与深拷贝的理解
定义
浅拷贝：只是增加了一个指针指向已存在的内存地址。
深拷贝：增加了一个指针并且申请了一个新的内存，使这个增加的指针指向这个新的内存。
浅拷贝的方法
在Java中，浅拷贝（Shallow Copy）是指仅复制对象的顶层结构，而不递归地复制它包含的任何对象引用。浅拷贝创建了一个新对象，但其字段引用的是原始对象中相同的对象和数组。以下是Java中常用的几种浅拷贝方法：
1. 使用 clone() 方法
如果一个类实现了 Cloneable 接口，可以通过覆盖
Object 类的 clone() 方法来实现浅拷贝。
public class MyObject implements Cloneable {
private int data;
public MyObject clone() {
try {
return (MyObject) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// 处理异常
return null;
}
}
}//数组clone()
int[] original = {1, 2, 3, 4, 5};
int[] copy = original.clone();2. 构造函数
创建一个新的对象，并使用现有对象的值来初始化新对象的字段。
public class MyObject {
private SubObject obj;
// 构造函数用于浅拷贝
public MyObject(MyObject another) {
this.obj = another.obj;
}
}3. 使用工厂方法
定义一个方法来创建一个新对象，并将现有对象的字段值复制到新对象中。
public class MyObject {
private int data;
public static MyObject shallowCopy(MyObject other) {
MyObject newObj = new MyObject();
newObj.data = other.data;
return newObj;
}
}4. 使用
System.arraycopy()
对于数组类型，可以使用 System.arraycopy()
方法进行浅拷贝。
int[] original = {1, 2, 3};
int[] copy = new int[original.length];
System.arraycopy(original, 0, copy, 0, original.length);
//这个方法需要五个参数：源数组、源数组中的起始位置、目标数组、目标数组中的起始位置以及要复制的元素数量。5. 使用
Arrays.copyOf() 和 Arrays.copyOfRange()
对于数组，Arrays.copyOf() 和
Arrays.copyOfRange() 方法提供了方便的浅拷贝功能。
int[] original = {1, 2, 3};
int[] copy = Arrays.copyOf(original, original.length);注意事项
- 浅拷贝不会复制对象中引用的其他对象；两个对象会共享相同的引用成员。
- 在进行浅拷贝时，如果原始对象和副本同时引用了可变对象，对这些可变对象的修改将影响到两个对象。
- 浅拷贝通常适用于对象没有深层次嵌套或对象内部引用不会被外部修改的情况。
浅拷贝的优势
浅拷贝（Shallow Copy）在特定情况下提供了一些优势，主要包括：
1. 性能提升
- 更快的执行时间：浅拷贝仅复制对象的顶层结构，而不复制其内部的对象引用，因此执行起来比深拷贝快得多。
- 减少内存使用：由于不创建内部对象的副本，浅拷贝减少了内存占用。
2. 简单实现
- 易于编写：实现浅拷贝通常比实现深拷贝简单，特别是当对象结构比较简单时。
- 标准方法支持：Java中许多标准方法（如
Object.clone()和System.arraycopy()）默认提供浅拷贝。
3. 适合特定情况
- 共享资源：当需要共享相同的资源或数据时，浅拷贝是一个好选择。例如，多个对象可能需要引用相同的配置信息或数据集。
- 不可变对象：如果对象只包含基本类型数据或不可变对象（如
String），则浅拷贝和深拷贝的效果相同。
4. 控制内存占用
- 减少内存占用：在内存使用受限的环境下，浅拷贝可以有效控制每个对象的内存占用。
5. 对象共享
- 维护对象间的关联：某些情况下，对象间的关联需要保持一致，此时共享内部对象可能是必需的。
深拷贝的实现方法
深拷贝意味着复制对象的整个对象，包括所有的嵌套对象。以下是实现深拷贝的几种常用方法：
1. 递归复制
对于每个成员变量，如果它是一个对象，递归地对其进行深拷贝。这种方法需要手动为每个内部对象编写拷贝逻辑。
public class MyClass implements Cloneable {
private int data;
private SubObject subObject;
public MyClass deepCopy() {
MyClass copy = new MyClass();
copy.data = this.data;
copy.subObject = this.subObject != null ? this.subObject.deepCopy() : null;
return copy;
}
}2. 使用序列化
如果对象实现了 Serializable
接口，可以通过序列化和反序列化来实现深拷贝。这种方法不需要为每个类编写拷贝逻辑，但所有涉及的对象都必须实现
Serializable 接口。
public static Object deepCopySerializable(Object object) throws IOException, ClassNotFoundException {
ByteArrayOutputStream byteOut = new ByteArrayOutputStream();
try (ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(byteOut)) {
out.writeObject(object);
}
ByteArrayInputStream byteIn = new ByteArrayInputStream(byteOut.toByteArray());
try (ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(byteIn)) {
return in.readObject();
}
}3. 使用第三方库
一些第三方库提供了深拷贝的实现。例如，Apache Commons Lang 的
SerializationUtils.clone()
方法（它也要求对象是可序列化的）。
MyObject copiedObject = SerializationUtils.clone(originalObject);4. 使用拷贝构造函数
为对象创建一个拷贝构造函数，它接收一个对象作为参数，并复制其所有字段。
public class MyClass {
private SubObject subObject;
public MyClass(MyClass other) {
this.subObject = new SubObject(other.subObject);
}
}注意事项
- 深拷贝可能比较消耗资源，特别是对于大型或复杂的对象。
- 需要处理循环引用的情况，以避免无限递归。
- 选择合适的深拷贝方法取决于具体场景和对象的复杂性。
总之，实现深拷贝需要确保对象图中的所有对象都被适当地复制。不同的实现方法有其特定的适用场景和优缺点，因此在选择时应考虑实际的需求和上下文。
深拷贝的优势
深拷贝（Deep Copy）在某些情况下相较于浅拷贝（Shallow Copy）有着明显的优势。它指的是复制对象及其所有嵌套对象的过程，从而创建一个完全独立的对象副本。深拷贝的主要优势包括：
1. 数据独立性
- 深拷贝创建的副本完全独立于原始对象，修改副本不会影响原始对象，反之亦然。这对于防止意外修改原始数据非常重要。
2. 避免副作用
- 在复杂的应用程序中，对象经常被多个组件共享。深拷贝确保了在一个组件中对副本的更改不会导致其他组件中的数据不一致。
3. 安全性
- 在涉及安全性的场景中，例如在网络传输中接收对象时，深拷贝可以防止对原始对象的潜在修改，从而增加安全性。
4. 解耦
- 深拷贝有助于实现数据和逻辑的解耦。复制的对象可以在不影响其他部分的前提下独立变化。
5. 实现撤销操作
- 在某些应用中，如编辑器，可以通过深拷贝的方式保存历史状态，从而实现撤销和重做功能。
6. 并发编程
- 在多线程环境中，深拷贝可以创建数据的本地副本，减少线程间的竞争和锁的需求，提高性能。
注意事项
- 深拷贝可能会消耗更多内存和处理时间，尤其是对于大型或复杂的对象。
- 实现深拷贝可能需要更多的编程工作，特别是在对象图结构复杂时。
- 在某些情况下，浅拷贝可能已足够，因此在选择深拷贝前应评估实际需求。