java干货 浅拷贝和深拷贝

文章目录

    • 一、浅拷贝
      • 1.1 特点
      • 1.2 代码实现
    • 二、深拷贝
      • 2.1 特点
    • 三、总结

一、浅拷贝

1.1 特点

  • 基本数据类型字段的拷贝：值被复制，新对象和原对象的字段在内存中是不同的
  • 引用类型字段的拷贝：对于引用类型，它们的引用被复制，他们指向同一个内存空间，是同一份数据。
    注意：当引用类型字段发生改变时，不可变引用类型和可变引用类型是不同的，前者是线程安全的，后者是线程不安全的：
    • 如：因为 String 是不可变的，当新对象的String 类型字段 发生变化时，但是原对象的同一String 字段不变。这是因为新对象的String 字段只是指向另一个内存堆空间。如 String a = “123”; String b = a; a = “456”; a 指向的新的内存空间，并不是将“123”所在空间的值改为“456”，这是String 底层使用不可变数组导致的。a 的 改变不会引起b的改变，因此String 是线程安全的

1.2 代码实现

  • 通过构造函数 传递对象 实现浅拷贝 不可变引用类型
class Person {private String name;private int age;// Constructorpublic Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}// Copy constructor for shallow copypublic Person(Person other) {this.name = other.name; // Assigning reference of other.name to this.namethis.age = other.age;}// Getters and Setterspublic String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}public static void main(String[] args) {Person original = new Person("John", 30);Person copy = new Person(original);System.out.println(original.name == copy.name);// 改变 拷贝对象的 引用类型字段的值copy.setName("Doe");System.out.println(original.name == copy.name);}
}

true
false

分析：对象original 和 copy 的name 字段通过引用赋值，实现浅拷贝，两个对象的name 引用指向同一内存空间。当修改copy 的name 的值后，两者本应该还是指向同一个内存空间，但是实际却不是。这是因为name 是String 类型，String 不可变，给copy 的name 赋 新的值，实际上是开辟了新的内存空间，copy 的name 指向这一个新空间，而 original 还是指向原来那个空间，那个空间的值没变，也不可变。

修改基本类型的值：

public static void main(String[] args) {Person original = new Person("John", 30);Person copy = new Person(original);System.out.println("original: " + original.toString());System.out.println("copy: " + copy.toString());// 改变 拷贝对象的 引用类型字段的值copy.setAge(5);System.out.println("-------------改变copy 的基本类型 值后：-----------------");System.out.println("original: " + original.toString());System.out.println("copy: " + copy.toString());}

运行结果：说明基本类型浅拷贝，不是同一份

original: Person{name='John', age=30}
copy: Person{name='John', age=30}
-------------改变copy 的基本类型 值后：-----------------
original: Person{name='John', age=30}
copy: Person{name='John', age=5}
  • 通过构造函数 传递对象 实现浅拷贝 可变引用类型
class Person {private List<String> hobbies;private int age;// Constructorpublic Person(List<String> hobbies, int age) {this.hobbies = hobbies;this.age = age;}// Copy constructor for shallow copypublic Person(Person other) {this.hobbies = other.hobbies; // Reference copy for List (mutable)this.age = other.age;         // Value copy for int (primitive)}// Getters and Setterspublic List<String> getHobbies() {return hobbies;}public void setHobbies(List<String> hobbies) {this.hobbies = hobbies;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "Person{hobbies=" + hobbies + ", age=" + age + "}";}public static void main(String[] args) {List<String> hobbies = new ArrayList<>();hobbies.add("Reading");hobbies.add("Swimming");Person original = new Person(hobbies, 30);Person copy = new Person(original);System.out.println("Original: " + original);System.out.println("Copy: " + copy);// Modify the hobbies list of the copycopy.getHobbies().add("Cycling");System.out.println("==============copy.getHobbies().add(\"Cycling\")之后: ==============");System.out.println("Original: " + original);System.out.println("Copy: " + copy);}
}

Original: Person{hobbies=[Reading, Swimming], age=30}
Copy: Person{hobbies=[Reading, Swimming], age=30}
==============copy.getHobbies().add("Cycling")之后: ==============
Original: Person{hobbies=[Reading, Swimming, Cycling], age=30}
Copy: Person{hobbies=[Reading, Swimming, Cycling], age=30}

分析：两个 对象的 List 类引用 始终指向同一个内存空间。copy 的操作list ,list 指向的空间的值发生了改变，两个仍然指向同一个内存空间，获取到的值一样

修改基本类型字段的值： 基本类型经浅拷贝，两个对象各有一份，基本类型字段所在内存空间不相同

public static void main(String[] args) {List<String> hobbies = new ArrayList<>();hobbies.add("Reading");hobbies.add("Swimming");Person original = new Person(hobbies, 30);Person copy = new Person(original);System.out.println("Original: " + original);System.out.println("Copy: " + copy);copy.setAge(5);System.out.println("==============copy.getHobbies().add(\"Cycling\")之后: ==============");System.out.println("Original: " + original);System.out.println("Copy: " + copy);}

Original: Person{hobbies=[Reading, Swimming], age=30}
Copy: Person{hobbies=[Reading, Swimming], age=30}
==============copy.getHobbies().add("Cycling")之后: ==============
Original: Person{hobbies=[Reading, Swimming], age=30}
Copy: Person{hobbies=[Reading, Swimming], age=5}
  • 通过 实现Cloneable接口，重写clone 方法,实现浅拷贝
package com.binbin.copy;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
class Person implements  Cloneable{private List<String> hobbies;private int age;// Constructorpublic Person(List<String> hobbies, int age) {this.hobbies = hobbies;this.age = age;}// Copy constructor for shallow copypublic Person(Person other) {this.hobbies = other.hobbies; // Reference copy for List (mutable)this.age = other.age;         // Value copy for int (primitive)}// Getters and Setterspublic List<String> getHobbies() {return hobbies;}public void setHobbies(List<String> hobbies) {this.hobbies = hobbies;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "Person{hobbies=" + hobbies + ", age=" + age + "}";}@Overridepublic Person clone() {try {Person clone = (Person) super.clone();// TODO: copy mutable state here, so the clone can't change the internals of the originalreturn clone;} catch (CloneNotSupportedException e) {throw new AssertionError();}}public static void main(String[] args) {List<String> hobbies = new ArrayList<>();hobbies.add("Reading");hobbies.add("Swimming");Person original = new Person(hobbies, 30);Person copy = new Person(original);System.out.println("Original: " + original);System.out.println("Copy: " + copy);copy.getHobbies().add("cycle");System.out.println("==============copy.getHobbies().add(\"Cycling\")之后: ==============");System.out.println("Original: " + original);System.out.println("Copy: " + copy);}
}

二、深拷贝

2.1 特点

  • 在 Java 中是指创建一个新对象，同时递归地复制所有引用类型的字段，这样使得新对象完全独立于原对象。新对象的引用类型字段指向新的的内存空间，基本类型字段也是新的内存空间
  • 代码实现
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;class Person  {private List<String> hobbies;private int age;// Constructorpublic Person(List<String> hobbies, int age) {this.hobbies = new ArrayList<>(hobbies); // Ensure independent copy for constructorthis.age = age;}// Deep copy methodpublic Person deepCopy() {List<String> copiedHobbies = new ArrayList<>(this.hobbies);return new Person(copiedHobbies, this.age);}// Getters and Setterspublic List<String> getHobbies() {return hobbies;}public void setHobbies(List<String> hobbies) {this.hobbies = hobbies;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "Person{hobbies=" + hobbies + ", age=" + age + "}";}public static void main(String[] args) {List<String> hobbies = new ArrayList<>();hobbies.add("Reading");hobbies.add("Swimming");Person original = new Person(hobbies, 30);Person copy = original.deepCopy();System.out.println("Original: " + original);System.out.println("Copy: " + copy);// Modify the age of the copycopy.setAge(35);// Modify the hobbies list of the copycopy.getHobbies().add("Cycling");System.out.println("After modifications:");System.out.println("Original: " + original);System.out.println("Copy: " + copy);}
}

Original: Person{hobbies=[Reading, Swimming], age=30}
Copy: Person{hobbies=[Reading, Swimming], age=30}
After modifications:
Original: Person{hobbies=[Reading, Swimming], age=30}
Copy: Person{hobbies=[Reading, Swimming, Cycling], age=35}

分析：original 和 copy 的 hobbies 指向不同内存间，copy的hobbies 修改 不影响 original 的hobbies

三、总结

  • 深拷贝和浅拷贝的区别：深拷贝把给引用类型字段申请新的内存空间，并将原对象的数据复制到新的对象的空间中。浅拷贝只是引用赋值，还是指向同一内存空间
  • 浅拷贝还要考虑 可变引用类型字段 和 不可变引用类型字段
  • 浅拷贝可以实现Cloneable接口，重写clone 方法实现浅拷贝
  • 深拷贝的浅拷贝的基本类型字段拷贝时，都会创建新的空间

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