java浅复制和深复制的区别

xiaoxiao2021-02-28  21

一、基本数据类型 & 引用类型

1.1 基本概念

在讨论 浅拷贝 & 深拷贝 这个问题之前,我们需要先了解 基本数据类型 & 引用类型 这两者之间的区别,否则后面会很疑惑。在Java当中,这两类的代表分别为:

八种 基本数据类型:byte、short、int、long、float、double、char、boolean。引用类型:除去基本数据类型的其它类型都是引用数据类型,例如类、接口、数组。

在 (1) JAVA 基本数据类型与引用数据类型 一文中总结了这两者的区别:

基本数据类型引用数据类型变量名指向具体的数值变量名指向存数据对象的内存地址,即变量名指向hash值变量在声明之后就会立刻分配给他内存空间它以特殊的方式指向对象实体,这类变量声明时不会分配内存,只是存储了一个内存地址基本类型之间的赋值是创建新的拷贝对象之间的赋值只是传递引用“==”和“!=”是在比较值“==”和“!=”是在比较两个引用是否相同使用时需要赋具体值,判断时使用==号使用时可以赋值null,判断时使用equals方法

1.2 基本数据类型 和 引用数据类型 传递区别

程序设计语言中有关参数传递给方法的两个专业术语是:

按值调用:表示方法接收的是调用者提供的值。按引用调用:表示方法接收的是调用者提供的变量的地址。

在Java中 不存在按引用调用,也就是说,假如方法传递的是一个引用数据类型,那么可以修改 引用所指向的对象的属性,但不能 让引用指向其它的对象。

1.2.1 传递基本数据类型

public static void methodBasic() { int lNum = 3; methodRunInner(lNum); Log.d("CopySample", "After methodRunInner, lNum=" + lNum); } private static void methodRunInner(int lNum) { lNum++; Log.d("CopySample", "methodRunInner, lNum=" + lNum); } 传递基本数据类型

1.2.2 传递引用数据类型

当传递的是引用数据类型,可以在函数中修改该引用所指向的对象的成员变量的值,如下所示:

public static void methodRef() { NumHolder holder = new NumHolder(); holder.num = 3; methodRunInner(holder); Log.d("CopySample", "After methodRunInner, holder.num=" + holder.num); } private static void methodRunInner(NumHolder holder) { holder.num++; Log.d("CopySample", "methodRunInner, holder.num=" + holder.num); } private static class NumHolder { int num; } 传递引用数据类型

但是,我们并不能让引用指向其它的对象,例子如下所示:

public static void methodSwapRef() { NumHolder lHolder = new NumHolder(); NumHolder rHolder = new NumHolder(); lHolder.num = 3; rHolder.num = 4; methodRunInner(lHolder, rHolder); Log.d("CopySample", "methodSwapRef, lHolder.num=" + lHolder.num + ", rHolder.num=" + rHolder.num); } private static void methodRunInner(NumHolder lHolder, NumHolder rHolder) { NumHolder temp = lHolder; lHolder = rHolder; rHolder = temp; Log.d("CopySample", "methodRunInner, lHolder.num=" + lHolder.num + ", rHolder.num=" + rHolder.num); } private static class NumHolder { int num; } 在方法中交换引用

二、浅拷贝 Vs 深拷贝

在对基本数据类型和引用数据类型了解之后,我们就可以开始分析浅拷贝 & 深拷贝了。

2.1 定义

首先让我们来看一下它们俩的定义:

浅拷贝:使用一个已知实例对新创建实例的成员变量逐个 赋值,这个方式被称为浅拷贝。深拷贝:当一个类的拷贝构造方法,不仅要复制对象的所有非引用成员变量值,还要为引用类型的成员变量创建新的实例,并且初始化为形式参数实例值。

2.2 赋值操作符 =

上面我们讲到了一个关键词 - 赋值,那么让我们来先看一下赋值操作符=在基本数据类型和引用数据类型上会发生什么。

2.2.1 基本数据类型

public static void startRun1() { int lNumber = 2; int rNumber = lNumber; rNumber = 3; Log.d("CopySample", "lNumber=" + lNumber + ",rNumber=" + rNumber); }

运行结果为:

基本数据类型 - 赋值结果 对于基本数据类型,当我们用 rNumber对 lNumber进行赋值的时候,实际上是开辟了一块新的内存空间,因此对于 rNumber的改变,并不会影响 lNumber。

2.2.2 引用数据类型

public static void startRun2() { People lPeople = new People(); lPeople.age = 10; People rPeople = lPeople; rPeople.age = 20; Log.d("CopySample", "lPeople=" + lPeople + ",lPeople.age=" + lPeople.age + ",\n" + "rPeople=" + rPeople + ",rPeople.age=" + rPeople.age); } public static class People { int age; } 引用数据类型 - 赋值结果 对于引用数据类型,它们的内容其实是内存的地址。因此使用赋值操作符 =后, lPeople和 rPeople指向同一块内存地址(即上图中的 @f7a53fd),通过该地址我们可以访问到它存储的对象。

所以,当我们通过rPeople来改变成员变量age的值之后,通过lPeople访问该成员变量可以看到更新后的值,这就是 基本数据类型和引用数据类型赋值的区别。

2.3 浅拷贝

浅拷贝的前提是该类了实现Cloneable接口,并重写clone方法。在拷贝某个对象时,调用该对象的clone方法返回一个新的对象,该对象就是浅拷贝的结果。

public static void startRun3() { People lPeople = new People(); lPeople.age = 10; lPeople.holder = new People.Holder(); lPeople.holder.holderValue = 10; People rPeople = (People) lPeople.clone(); rPeople.age = 20; rPeople.holder.holderValue = 20; Log.d("CopySample", "lPeople=" + lPeople + ",lPeople.age=" + lPeople.age + ",lPeople.holder=" + lPeople.holder + ",\n" + "rPeople=" + rPeople + ",rPeople.age=" + rPeople.age + ",rPeople.holder=" + rPeople.holder); Log.d("CopySample", "lHolderValue=" + lPeople.holder.holderValue + ",rHolderValue=" + rPeople.holder.holderValue); } public static class People implements Cloneable { int age; Holder holder; @Override protected Object clone() { try { return super.clone(); } catch (CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); } return null; } public static class Holder { int holderValue; } } 浅拷贝 从上面的代码当中,我们可以看到,浅拷贝与赋值的区别在于:浅拷贝会为拷贝的对象 开辟一块新的内存空间(被拷贝的对象在 @f7a53fd,拷贝的对象在 @3a8bb43),但是这并不意味着这两者之间一定是完全独立的,因为 clone方法的默认实现,对类中不同类型的成员变量会有不同的表现。 基本数据类型:对该成员变量进行复制。引用数据类型:复制引用,但不会开辟新的内存空间,因此被拷贝对象的该成员变量与拷贝对象对应的成员变量 指向同一块内存地址(上图中的@f5b08f2),就和我们在2.2.2中看到的一样。

正是由于这一区别,当我们通过rPeople对其成员变量进行修改时,lPeople的age属性(基本数据类型)不受影响,而holder.holderValue(引用数据类型)却会跟着改变。

2.4 深拷贝

下面,我们先来演示如何对2.2中的例子进行改进,实现深拷贝。我们让Holder类也实现了Clonable接口,因此调用它的clone方法后会返回一个新对象的引用;之后,还要重写People的clone方法,对clone之后的对象中的成员变量holder采用clone方法进行拷贝。

public static void startRun3() { People lPeople = new People(); lPeople.age = 10; lPeople.holder = new People.Holder(); lPeople.holder.holderValue = 10; People rPeople = (People) lPeople.clone(); rPeople.age = 20; rPeople.holder.holderValue = 20; Log.d("CopySample", "lPeople=" + lPeople + ",lPeople.age=" + lPeople.age + ",lPeople.holder=" + lPeople.holder + ",\n" + "rPeople=" + rPeople + ",rPeople.age=" + rPeople.age + ",rPeople.holder=" + rPeople.holder); Log.d("CopySample", "lHolderValue=" + lPeople.holder.holderValue + ",rHolderValue=" + rPeople.holder.holderValue); } public static class People implements Cloneable { int age; Holder holder; @Override protected Object clone() { try { People people = (People) super.clone(); people.holder = (People.Holder) this.holder.clone(); return people; } catch (CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); } return null; } public static class Holder implements Cloneable { int holderValue; @Override protected Object clone() { try { return super.clone(); } catch (CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); } return null; } } } 深拷贝 从打印的结果可以看到 rPeople的 holder引用指向了一块新的内存地址 @b855c0,因此对它的 holderValue进行改变并不会影响到 lPeople的 holder变量中的 holderValue。

三、数组 & 集合的拷贝

3.1 数组的拷贝

数组除了默认实现了clone()方法之外,还提供了Arrays.copyOf方法用于拷贝,这两者都是浅拷贝。

3.1.1 基本数据类型数组

public static void startRun4() { int[] lNumbers1 = new int[5]; int[] rNumbers1 = lNumbers1; rNumbers1[0] = 1; Log.d("CopySample", "lNumbers1[0]=" + lNumbers1[0] + ",rNumbers1[0]=" + rNumbers1[0]); int[] lNumbers2 = new int[5]; int[] rNumbers2 = Arrays.copyOf(lNumbers2, lNumbers2.length); rNumbers2[0] = 1; Log.d("CopySample", "lNumbers2[0]=" + lNumbers2[0] + ",rNumbers2[0]=" + rNumbers2[0]); int[] lNumbers3 = new int[5]; int[] rNumbers3 = lNumbers3.clone(); rNumbers3[0] = 1; Log.d("CopySample", "lNumbers3[0]=" + lNumbers3[0] + ",rNumbers3[0]=" + rNumbers3[0]); }

运行结果:

基本数据类型数组

3.1.2 引用数据类型数组

public static void startRun5() { People[] lNumbers1 = new People[5]; lNumbers1[0] = new People(); People[] rNumbers1 = lNumbers1; Log.d("CopySample", "lNumbers1[0]=" + lNumbers1[0] + ",rNumbers1[0]=" + rNumbers1[0]); People[] lNumbers2 = new People[5]; lNumbers2[0] = new People(); People[] rNumbers2 = Arrays.copyOf(lNumbers2, lNumbers2.length); Log.d("CopySample", "lNumbers2[0]=" + lNumbers2[0] + ",rNumbers2[0]=" + rNumbers2[0]); People[] lNumbers3 = new People[5]; lNumbers3[0] = new People(); People[] rNumbers3 = lNumbers3.clone(); Log.d("CopySample", "lNumbers3[0]=" + lNumbers3[0] + ",rNumbers3[0]=" + rNumbers3[0]); } public static class People implements Cloneable { int age; Holder holder; @Override protected Object clone() { try { return super.clone(); } catch (CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); } return null; } public static class Holder { int holderValue; } } 引用数据类型数组

3.2 集合的拷贝

集合的拷贝也是我们平时经常会遇到的,一般情况下,我们都是用浅拷贝来实现,即通过构造函数或者clone方法。

3.2.1 构造函数和 clone() 默认都是浅拷贝

public static void listShallowRun() { ArrayList<People> lPeoples = new ArrayList<>(); People people1 = new People(); lPeoples.add(people1); Log.d("CopySample", "listShallowRun, lPeoples[0]=" + lPeoples.get(0)); ArrayList<People> rPeoples = (ArrayList<People>) lPeoples.clone(); Log.d("CopySample", "listShallowRun, rPeoples[0]=" + rPeoples.get(0)); } public static class People implements Cloneable { int age; Holder holder; @Override protected Object clone() { try { People people = (People) super.clone(); people.holder = (People.Holder) this.holder.clone(); return people; } catch (CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); } return null; } public static class Holder implements Cloneable { int holderValue; @Override protected Object clone() { try { return super.clone(); } catch (CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); } return null; } } } 集合的浅拷贝

3.2.2 实现集合的深拷贝

在某些特殊情况下,如果需要实现集合的深拷贝,那就要创建一个新的集合,然后通过深拷贝原先集合中的每个元素,将这些元素加入到新的集合当中。

public static void listDeepRun() { ArrayList<People> lPeoples = new ArrayList<>(); People people1 = new People(); people1.holder = new People.Holder(); lPeoples.add(people1); Log.d("CopySample", "listShallowRun, lPeoples[0]=" + lPeoples.get(0)); ArrayList<People> rPeoples = new ArrayList<>(); for (People people : lPeoples) { rPeoples.add((People) people.clone()); } Log.d("CopySample", "listShallowRun, rPeoples[0]=" + rPeoples.get(0)); } public static class People implements Cloneable { int age; Holder holder; @Override protected Object clone() { try { People people = (People) super.clone(); people.holder = (People.Holder) this.holder.clone(); return people; } catch (CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); } return null; } public static class Holder implements Cloneable { int holderValue; @Override protected Object clone() { try { return super.clone(); } catch (CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); } return null; } } }
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