【面试】深拷贝与浅拷贝的实现原理
文章目录
- 前言
- 1. 什么是深拷贝与浅拷贝
- 2. 浅拷贝的实现原理
- 3. 深拷贝的实现原理
- 3.1 实现Cloneable接口
- 3.2 使用JSON字符串转换
- 3.3 集合实现深拷贝
- 总结
前言
深拷贝与浅拷贝的问题,也是面试中的常客。虽然大家都知道两者表现形式不同点在哪里,但是很少去深究其底层原理,也不知道怎么才能优雅的实现一个深拷贝。
其实工作中也常常需要实现深拷贝,今天就带大家一块深入剖析一下深拷贝与浅拷贝的实现原理,并手把手教你怎么优雅的实现深拷贝。
1. 什么是深拷贝与浅拷贝
浅拷贝: 只拷贝栈内存中的数据,不拷贝堆内存中数据。
深拷贝: 既拷贝栈内存中的数据,又拷贝堆内存中的数据。
2. 浅拷贝的实现原理
由于浅拷贝只拷贝了栈内存中数据,栈内存中存储的都是基本数据类型,堆内存中存储了数组、引用数据类型等。
使用代码验证一下:
想要实现clone功能,需要实现 Cloneable 接口,并重写 clone 方法。
- 先创建一个用户类
// 用户的实体类,用作验证
public class User implements Cloneable {private String name;// 每个用户都有一个工作private Job job;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public Job getJob() {return job;}public void setJob(Job job) {this.job = job;}@Overridepublic User clone() throws CloneNotSupportedException {User user = (User) super.clone();return user;}
}
- 再创建一个工作类
// 工作的实体类,并没有实现Cloneable接口
public class Job {private String content;public String getContent() {return content;}public void setContent(String content) {this.content = content;}
}
- 测试浅拷贝
/*** @author * @apiNote Java浅拷贝示例**/
public class Demo {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {// 1. 创建用户对象,{"name":"demo","job":{"content":"开发"}}User user1 = new User();user1.setName("demo");Job job1 = new Job();job1.setContent("开发");user1.setJob(job1);// 2. 拷贝用户对象,name修改为"张三",工作内容修改"测试"User user2 = user1.clone();user2.setName("张三");Job job2 = user2.getJob();job2.setContent("测试");// 3. 输出结果System.out.println("user原对象= " + user1);System.out.println("user拷贝对象= " + user2);}}
输出结果:
user原对象= {"name":"demo","job":{"content":"测试"}}
user拷贝对象= {"name":"张三","job":{"content":"测试"}}
从结果中可以看出,对象拷贝把name修改为”张三“,原对象并没有变,name是String类型,是基本数据类型,存储在栈内存中。对象拷贝了一份新的栈内存数据,修改并不会影响原对象。
然后对象拷贝把Job中content修改为”测试“,原对象也跟着变了,原因是Job是引用类型,存储在堆内存中。对象拷贝和原对象指向的同一个堆内存的地址,所以修改会影响到原对象。
3. 深拷贝的实现原理
深拷贝是既拷贝栈内存中的数据,又拷贝堆内存中的数据。
实现深拷贝有很多种方法,下面就详细讲解一下,看使用哪种方式更方便快捷。
3.1 实现Cloneable接口
通过实现Cloneable接口来实现深拷贝是最常见的。
想要实现clone功能,需要实现Cloneable接口,并重写clone方法。
- 先创建一个用户类
// 用户的实体类,用作验证
public class User implements Cloneable {private String name;// 每个用户都有一个工作private Job job;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public Job getJob() {return job;}public void setJob(Job job) {this.job = job;}@Overridepublic User clone() throws CloneNotSupportedException {User user = (User) super.clone();// User对象中所有引用类型属性都要执行clone方法user.setJob(user.getJob().clone());return user;}
}
- 再创建一个工作类
// 工作的实体类,需要实现Cloneable接口
public class Job implements Cloneable {private String content;public String getContent() {return content;}public void setContent(String content) {this.content = content;}@Overrideprotected Job clone() throws CloneNotSupportedException {return (Job) super.clone();}
}
- 测试浅拷贝
/*** @author * @apiNote Java深拷贝示例**/
public class Demo {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {// 1. 创建用户对象,{"name":"demo","job":{"content":"开发"}}User user1 = new User();user1.setName("demo");Job job1 = new Job();job1.setContent("开发");user1.setJob(job1);// 2. 拷贝用户对象,name修改为"张三",工作内容修改"测试"User user2 = user1.clone();user2.setName("张三");Job job2 = user2.getJob();job2.setContent("测试");// 3. 输出结果System.out.println("user原对象= " + user1);System.out.println("user拷贝对象= " + user2);}}
输出结果:
user原对象= {"name":"demo","job":{"content":"开发"}}
user拷贝对象= {"name":"张三","job":{"content":"测试"}}
从结果中可以看出,user拷贝对象修改了name属性和Job对象中内容,都没有影响到原对象,实现了深拷贝。
通过实现Cloneable接口的方式来实现深拷贝,是Java中最常见的实现方式。
缺点是: 比较麻烦,需要所有实体类都实现Cloneable接口,并重写clone方法。如果实体类中新增了一个引用对象类型的属性,还需要添加到clone方法中。如果继任者忘了修改clone方法,相当于挖了一个坑。
3.2 使用JSON字符串转换
实现方式就是:
- 先把user对象转换成json字符串
- 再把json字符串转换成user对象
这是个偏方,但是偏方治大病,使用起来非常方便,一行代码即可实现。
下面使用fastjson实现,使用Gson、Jackson也是一样的:
import com.alibaba.fastjson.JSON;/*** @author * @apiNote Java深拷贝示例**/
public class Demo {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {// 1. 创建用户对象,{"name":"demo","job":{"content":"开发"}}User user1 = new User();user1.setName("demo");Job job1 = new Job();job1.setContent("开发");user1.setJob(job1); 2. 拷贝用户对象,name修改为"张三",工作内容修改"测试"User user2 = JSON.parseObject(JSON.toJSONString(user1), User.class);user2.setName("张三");Job job2 = user2.getJob();job2.setContent("测试");// 3. 输出结果System.out.println("user原对象= " + JSON.toJSONString(user1));System.out.println("user拷贝对象= " + JSON.toJSONString(user2));}}
输出结果:
user原对象= {"name":"demo","job":{"content":"开发"}}
user拷贝对象= {"name":"张三","job":{"content":"测试"}}
从结果中可以看出,user拷贝对象修改了name属性和Job对象中内容,并没有影响到原对象,实现了深拷贝。
3.3 集合实现深拷贝
再说一下Java集合怎么实现深拷贝?
其实非常简单,只需要初始化新对象的时候,把原对象传入到新对象的构造方法中即可。
以最常用的ArrayList为例:
/*** @author * @apiNote Java深拷贝示例**/
public class Demo {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {// 1. 创建原对象List<User> userList = new ArrayList<>();// 2. 创建深拷贝对象List<User> userCopyList = new ArrayList<>(userList);}}
总结
本文介绍了什么是浅拷贝和深拷贝,以及其实现原理希望对你有帮助,欢迎评论区互动留言。
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