java 面试 -- 深拷贝与浅拷贝

一、浅拷贝

浅拷贝是指拷贝对象时仅仅拷贝对象本身和对象中的基本数据类型，而不拷贝对象中的引用类型。换句话说，对于对象中的引用类型，浅拷贝只是拷贝了引用，而没有拷贝引用的对象。因此，原对象和拷贝后的对象共享同一个引用对象。

下面是一个浅拷贝的示例：

public class ShallowCopyExample {  private int value;  private String refValue;  public ShallowCopyExample(int value, String refValue) {  this.value = value;  this.refValue = refValue;  }  // getter 和 setter 省略  @Override  public String toString() {  return "ShallowCopyExample{" +  "value=" + value +  ", refValue='" + refValue + '\'' +  '}';  }  public static void main(String[] args) {  ShallowCopyExample original = new ShallowCopyExample(1, "Original");  ShallowCopyExample copied = new ShallowCopyExample(original.getValue(), original.getRefValue());  System.out.println("Original: " + original);  System.out.println("Copied: " + copied);  copied.setRefValue("Copied");  System.out.println("After modification:");  System.out.println("Original: " + original);  System.out.println("Copied: " + copied);  }  
}

在上面的示例中，我们创建了一个ShallowCopyExample类，它包含一个基本数据类型value和一个引用类型refValue。在main方法中，我们创建了一个原始对象original，并通过浅拷贝创建了一个拷贝对象copied。当我们修改copied对象的refValue属性时，可以发现原始对象original的refValue属性也被修改了，这是因为它们共享同一个引用对象。

二、深拷贝

深拷贝是指拷贝对象时不仅拷贝对象本身和基本数据类型，还递归拷贝对象中的引用类型。也就是说，对于对象中的引用类型，深拷贝会创建一个新的对象，并将原对象中的引用指向新创建的对象。因此，原对象和拷贝后的对象不共享任何引用对象。

在Java中，实现深拷贝通常有两种方法：

1. 使用序列化和反序列化;

通过实现Serializable接口，我们可以将对象转换为字节流，然后再从字节流中恢复出一个新的对象。这个过程会创建对象所有属性的新副本，包括引用类型属性指向的对象。

2. 使用拷贝构造函数和覆写clone方法。

这种方法需要手动编写代码来递归地复制对象的所有属性。需要注意的是，如果对象包含循环引用，这种方法可能会导致无限递归。

对于特定的数据类型，如集合或数组，Java也提供了相关的拷贝方法，如ArrayList的addAll()方法或数组的copyOf()方法。但是这些方法通常只适用于浅拷贝。

三、深拷贝的工具类

在Java中，实现深拷贝的工具类有很多，包括一些第三方库如Apache Commons Lang和Google Guava，以及Java标准库中的clone()方法和序列化机制。下面是一些常见的深拷贝工具类和方法：

1. Apache Commons Lang的SerializationUtils

Apache Commons Lang库提供了一个名为SerializationUtils的工具类，它可以通过序列化和反序列化来实现对象的深拷贝。使用这种方法的一个优点是它可以处理复杂的对象图，包括循环引用。

import org.apache.commons.lang3.SerializationUtils;  // ...  MyObject original = new MyObject();  
// 设置original对象的属性...  MyObject copied = SerializationUtils.clone(original);

请注意，这种方法要求对象及其所有嵌套对象都实现了Serializable接口。

2. Java的clone()方法和自定义克隆

Java的Object类提供了一个受保护的clone()方法，用于创建并返回此对象的一个拷贝。如果类实现了Cloneable接口，就可以调用此方法。但是，默认的clone()方法实现的是浅拷贝，所以需要在类中覆写此方法来实现深拷贝。

public class MyObject implements Cloneable {  private MyNestedObject nestedObject;  @Override  protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {  MyObject obj = (MyObject) super.clone();  obj.nestedObject = (MyNestedObject) this.nestedObject.clone();  return obj;  }  // MyNestedObject类也需要实现clone()方法来进行深拷贝...  
}

3. 使用Java序列化进行深拷贝

另一种利用Java序列化实现深拷贝的方法是手动序列化对象到字节流，然后从字节流中反序列化出一个新的对象。这种方法类似于SerializationUtils，但它是手动实现的。

java
import java.io.*;  public class DeepCopyUtil {  public static <T> T deepCopy(T object) {  try {  // 将对象写入到字节流中  ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();  ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);  oos.writeObject(object);  oos.flush();  oos.close();  // 从字节流中恢复对象  ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());  ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);  @SuppressWarnings("unchecked")  T copy = (T) ois.readObject();  ois.close();  return copy;  } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {  throw new RuntimeException(e);  }  }  
}