1. 克隆的用处

在日常编码中我们经常需要产生某个对象的副本，这里的副本并不是指向同一个对象的不同引用，而是与当前对象状态一模一样的另一个新的对象。如果使用单纯的引用赋值，会发生什么效果呢？

我们可以观察下面的代码：

package com.coderap.foundation.clone;

class Address {

public String province;

public String city;

public Address(String province, String city) {

this.province = province;

this.city = city;

}

@Override

public String toString() {

return "Address{" +

"province='" + province + '\'' +

", city='" + city + '\'' +

'}';

}

}

class Person {

public String name;

public Integer age;

public Address address;

public Person(String name, Integer age) {

this.name = name;

this.age = age;

}

}

public class CloneTest {

public static void main(String[] args) {

Person person = new Person("Tom", 20);

person.address = new Address("CA", "Los Angeles");

System.out.println("before: " + person.name);

System.out.println("before: " + person.age);

System.out.println("before: " + person.address);

Person newPerson = (Person) person;

person.name = "Jack";

person.age = 22;

newPerson.address.province = "CA";

newPerson.address.city = "Nevada";

System.out.println("after: " + person.name);

System.out.println("after: " + person.age);

System.out.println("after: " + person.address);

System.out.println("person equal newPerson ? " + person.equals(newPerson));

}

}

在上面的代码中我们单纯地将一个新的引用指向一个已有的对象，然后使用新的引用对对象进行操作，可以发现，所有的更改在两个引用上都体现出来了：

before: Tom

before: 20

before: Address{province='CA', city='Los Angeles'}

after: Jack

after: 22

after: Address{province='CA', city='Nevada'}

person equal newPerson ? true

在Java中，两个引用同时指向相同的对象时，这两个引用是指向的同一块内存，所以使用任何一个引用对内存的操作都将直接反映到另一个引用上，单纯的引用赋值是不能够克隆对象的。为了解决克隆问题，Java提供了Cloneable接口和clone()方法。

2. Cloneable 接口和 clone 方法

Cloneable接口是一个标记接口，其中没有任何内容，定义如下:

package java.lang;

public interface Cloneable {}

clone()方法是在Object类中定义的：

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

clone()方法是被protected修饰的受保护的方法，类只有实现了Cloneable接口，才可以在该类的实例上调用clone()方法，否则会抛出CloneNotSupportException异常。

Object的clone()方法创建并返回此对象的一个副本。对于任何对象o，clone()方法有以下的规则：

o.clone() != o为true；

o.clone().getClass() == o.getClass()为true；

o.clone().equals(o)一般情况下为true，但这并不是必须要满足的要求。

Object中默认的实现是一个浅克隆，但是该方法是有缺陷的，如果需要实现深层次克隆的话，必须对类中可变域生成新的实例。

2.1. 浅克隆

浅克隆并不会把对象所有属性全部克隆一份，而是有选择性的克隆，克隆规则如下：

基本类型。如果变量是基本类型，则克隆其值，比如int、float、long等。

String字符串，对于字符串的克隆比较特殊，克隆的是引用地址，但是在修改的时候，它会从字符串池(String Pool)中重新生成新的字符串，原有的字符串对象保持不变，此处可以认为String是个基本类型。

对象。如果变量时一个实例对象，则克隆地址引用，也就是说此时新克隆出的对象与原有对象共享该实例变量，不受访问权限的限制。这中克隆操作是非常危险的，意味着不同的对象之间对某些引用对象是共有的，相互修改将受到影响。

注1：基本数据类型在克隆时是进行的原值克隆。

如下面的代码，我们只是简单的在Person类中实现了Cloneable接口并且重写了clone()方法，同时进行克隆操作：

package com.coderap.foundation.clone;

class Address {

public String province;

public String city;

public Address(String province, String city) {

this.province = province;

this.city = city;

}

@Override

public String toString() {

return "Address{" +

"province='" + province + '\'' +

", city='" + city + '\'' +

'}';

}

}

class Person implements Cloneable {

public String name;

public Integer age;

public Address address;

public Person() {

System.out.println("Person() execute");

}

public Person(String name, Integer age) {

System.out.println("Person(String name, Integer age) execute");

this.name = name;

this.age = age;

}

@Override

protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {

return super.clone();

}

}

public class CloneTest {

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {

Person person = new Person("Tom", 20);

person.address = new Address("CA", "Los Angeles");

System.out.println("before: " + person.name);

System.out.println("before: " + person.age);

System.out.println("before: " + person.address);

Person newPerson = (Person)person.clone();

newPerson.name = "Jack";

newPerson.age = 22;

newPerson.address.province = "CA";

newPerson.address.city = "Nevada";

System.out.println("after: " + person.name);

System.out.println("after: " + person.age);

System.out.println("after: " + person.address);

System.out.println("person != newPerson ? " + String.valueOf(person != newPerson));

System.out.println("person getClass equal newPerson getClass ? " + person.getClass().equals(newPerson.getClass()));

System.out.println("person equal newPerson ? " + person.equals(newPerson));

}

}

运行上面的代码，可以得到打印信息如下：

Person(String name, Integer age) execute

before: Tom

before: 20

before: Address{province='CA', city='Los Angeles'}

after: Tom

after: 20

after: Address{province='CA', city='Nevada'}

person != newPerson ? true

person getClass equal newPerson getClass ? true

person equal newPerson ? false

我们可以得出以下结果：

克隆一个对象不会重复调用对应类的构造方法；

上述最后的三条的判断的结果是遵循了clone()方法三条规则的；

基本类型和String类型的数据都是独立的，并不会收到新对象的影响，但是引用类型的对象会受到新对象的影响。

需要注意的是，在修改城市信息时，如果我们直接指定newPerson.address = new Address("CA", "Nevada")其实是不会影响到原来的person对象的，因为虽然newPerson和person的address指向的同一个Address对象，但使用newPerson.address = new Address("CA", "Nevada")会给newPerson对象生成一个新的Address对象，并将newPerson的address引用指向这个新的对象，所以并不会影响到原有的person对象的address对象属性。

Java中实现了Cloneable接口的类有很多，如ArrayList、Calendar、Date、HashMap、Hashtable、HashSet、LinkedList等等。我们在使用这些类时并不需要考虑浅克隆带来的影响。

2.2. 深克隆

深克隆操作应该将除自身对象以外的所有对象，包括自身所包含的所有对象实例都进行克隆。

其实Object的clone()方法提供的是一种浅克隆的机制，如果想要实现对对象的深克隆，有两种办法：

先对对象进行序列化，紧接着马上反序列化出；

先调用super.clone()方法克隆出一个新对象来，然后在子类的clone()方法中手动给克隆出来的非基本数据类型(引用类型)赋值，比如ArrayList的clone()方法：

/**

* Returns a shallow copy of this ArrayList instance. (The

* elements themselves are not copied.)

*

* @return a clone of this ArrayList instance

*/

public Object clone() {

try {

ArrayList> v = (ArrayList>) super.clone();

v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);

v.modCount = 0;

return v;

} catch (CloneNotSupportedException e) {

// this shouldn't happen, since we are Cloneable

throw new InternalError(e);

}

}