影子clone,深度clone

章阳波
2023-12-01
 什么是影子clone?

下面的例子包含三个类UnCloneA,CloneB,CloneMain。CloneB类包含了一个UnCloneA的实例和一个int类型变量,并且重载clone()方法。CloneMain类初始化UnCloneA类的一个实例b1,然后调用clone()方法生成了一个b1的拷贝b2。最后考察一下b1和b2的输出:

 

package clone;
class UnCloneA {
    private int i;
    public UnCloneA(int ii) { i = ii; }
    public void doubleValue() { i *= 2; }
    public String toString() {
        return Integer.toString(i);
    }
}
class CloneB implements Cloneable{
    public int aInt;
    public UnCloneA unCA = new UnCloneA(111);
    public Object clone(){
        CloneB o = null;
        try{
            o = (CloneB)super.clone();
        }catch(CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return o;
    }
}
public class CloneMain {
    public static void main(String[] a){
        CloneB b1 = new CloneB();
        b1.aInt = 11;
        System.out.println("before clone,b1.aInt = "+ b1.aInt);
        System.out.println("before clone,b1.unCA = "+ b1.unCA);
               
        CloneB b2 = (CloneB)b1.clone();
        b2.aInt = 22;
        b2.unCA.doubleValue();
        System.out.println("=================================");
        System.out.println("after clone,b1.aInt = "+ b1.aInt);
        System.out.println("after clone,b1.unCA = "+ b1.unCA);
        System.out.println("=================================");
        System.out.println("after clone,b2.aInt = "+ b2.aInt);
        System.out.println("after clone,b2.unCA = "+ b2.unCA);
    }
}
/** RUN RESULT:
before clone,b1.aInt = 11
before clone,b1.unCA = 111
=================================
after clone,b1.aInt = 11
after clone,b1.unCA = 222
=================================
after clone,b2.aInt = 22
after clone,b2.unCA = 222
*/

 

输出的结果说明int类型的变量aInt和UnCloneA的实例对象unCA的clone结果不一致,int类型是真正的被clone了,因为改变了b2中的aInt变量,对b1的aInt没有产生影响,也就是说,b2.aInt与b1.aInt已经占据了不同的内存空间,b2.aInt是b1.aInt的一个真正拷贝。相反,对b2.unCA的改变同时改变了b1.unCA,很明显,b2.unCA和b1.unCA是仅仅指向同一个对象的不同引用!从中可以看出,调用Object类中clone()方法产生的效果是:先在内存中开辟一块和原始对象一样的空间,然后原样拷贝原始对象中的内容。对基本数据类型,这样的操作是没有问题的,但对非基本类型变量,我们知道它们保存的仅仅是对象的引用,这也导致clone后的非基本类型变量和原始对象中相应的变量指向的是同一个对象。

 

大多时候,这种clone的结果往往不是我们所希望的结果,这种clone也被称为"影子clone"。要想让b2.unCA指向与b2.unCA不同的对象,而且b2.unCA中还要包含b1.unCA中的信息作为初始信息,就要实现深度clone。

 

l     怎么进行深度clone?

把上面的例子改成深度clone很简单,需要两个改变:一是让UnCloneA类也实现和CloneB类一样的clone功能(实现Cloneable接口,重载clone()方法)。二是在CloneB的clone()方法中加入一句o.unCA = (UnCloneA)unCA.clone();

程序如下:

package clone.ext;
class UnCloneA implements Cloneable{
    private int i;
    public UnCloneA(int ii) { i = ii; }
    public void doubleValue() { i *= 2; }
    public String toString() {
        return Integer.toString(i);
    }
    public Object clone(){
        UnCloneA o = null;
        try{
            o = (UnCloneA)super.clone();
        }catch(CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return o;
    }
}
class CloneB implements Cloneable{
    public int aInt;
    public UnCloneA unCA = new UnCloneA(111);
    public Object clone(){
        CloneB o = null;
        try{
            o = (CloneB)super.clone();
        }catch(CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        o.unCA = (UnCloneA)unCA.clone();
        return o;
    }
}
public class CloneMain {
    public static void main(String[] a){
        CloneB b1 = new CloneB();
        b1.aInt = 11;
        System.out.println("before clone,b1.aInt = "+ b1.aInt);
        System.out.println("before clone,b1.unCA = "+ b1.unCA);
               
        CloneB b2 = (CloneB)b1.clone();
        b2.aInt = 22;
        b2.unCA.doubleValue();
        System.out.println("=================================");
        System.out.println("after clone,b1.aInt = "+ b1.aInt);
        System.out.println("after clone,b1.unCA = "+ b1.unCA);
        System.out.println("=================================");
        System.out.println("after clone,b2.aInt = "+ b2.aInt);
        System.out.println("after clone,b2.unCA = "+ b2.unCA);
    }
}
/** RUN RESULT:
before clone,b1.aInt = 11
before clone,b1.unCA = 111
=================================
after clone,b1.aInt = 11
after clone,b1.unCA = 111
=================================
after clone,b2.aInt = 22
after clone,b2.unCA = 222
*/

 

可以看出,现在b2.unCA的改变对b1.unCA没有产生影响。此时b1.unCA与b2.unCA指向了两个不同的UnCloneA实例,而且在CloneB b2 = (CloneB)b1.clone();调用的那一刻b1和b2拥有相同的值,在这里,b1.i = b2.i = 11。

 

要知道不是所有的类都能实现深度clone的。例如,如果把上面的CloneB类中的UnCloneA类型变量改成StringBuffer类型,看一下JDK API中关于StringBuffer的说明,StringBuffer没有重载clone()方法,更为严重的是StringBuffer还是一个final类,这也是说我们也不能用继承的办法间接实现StringBuffer的clone。如果一个类中包含有StringBuffer类型对象或和StringBuffer相似类的对象,我们有两种选择:要么只能实现影子clone,要么就在类的clone()方法中加一句(假设是SringBuffer对象,而且变量名仍是unCA): o.unCA = new StringBuffer(unCA.toString()); //原来的是:o.unCA = (UnCloneA)unCA.clone();

 

还要知道的是除了基本数据类型能自动实现深度clone以外,String对象是一个例外,它clone后的表现好象也实现了深度clone,虽然这只是一个假象,但却大大方便了我们的编程。

 

l     Clone中String和StringBuffer的区别

应该说明的是,这里不是着重说明String和StringBuffer的区别,但从这个例子里也能看出String类的一些与众不同的地方。

 

下面的例子中包括两个类,CloneC类包含一个String类型变量和一个StringBuffer类型变量,并且实现了clone()方法。在StrClone类中声明了CloneC类型变量c1,然后调用c1的clone()方法生成c1的拷贝c2,在对c2中的String和StringBuffer类型变量用相应的方法改动之后打印结果:

package clone;
class CloneC implements Cloneable{
    public String str;
    public StringBuffer strBuff;
    public Object clone(){
        CloneC o = null;
        try{
            o = (CloneC)super.clone();
        }catch(CloneNotSupportedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return o;
    }
   
}
public class StrClone {
    public static void main(String[] a){
        CloneC c1 = new CloneC();
        c1.str = new String("initializeStr");
        c1.strBuff = new StringBuffer("initializeStrBuff");
        System.out.println("before clone,c1.str = "+ c1.str);
        System.out.println("before clone,c1.strBuff = "+ c1.strBuff);
               
        CloneC c2 = (CloneC)c1.clone();
        c2.str = c2.str.substring(0,5);
        c2.strBuff = c2.strBuff.append(" change strBuff clone");
        System.out.println("=================================");
        System.out.println("after clone,c1.str = "+ c1.str);
        System.out.println("after clone,c1.strBuff = "+ c1.strBuff);
        System.out.println("=================================");
        System.out.println("after clone,c2.str = "+ c2.str);
        System.out.println("after clone,c2.strBuff = "+ c2.strBuff);
    }
}
/* RUN RESULT
before clone,c1.str = initializeStr
before clone,c1.strBuff = initializeStrBuff
=================================
after clone,c1.str = initializeStr
after clone,c1.strBuff = initializeStrBuff change strBuff clone
=================================
after clone,c2.str = initi
after clone,c2.strBuff = initializeStrBuff change strBuff clone
*
*/

 

打印的结果可以看出,String类型的变量好象已经实现了深度clone,因为对c2.str的改动并没有影响到c1.str!难道Java把Sring类看成了基本数据类型?其实不然,这里有一个小小的把戏,秘密就在于c2.str = c2.str.substring(0,5)这一语句!实质上,在clone的时候c1.str与c2.str仍然是引用,而且都指向了同一个String对象。但在执行c2.str = c2.str.substring(0,5)的时候,它作用相当于生成了一个新的String类型,然后又赋回给c2.str。这是因为String被Sun公司的工程师写成了一个不可更改的类(immutable class),在所有String类中的函数都不能更改自身的值。下面给出很简单的一个例子:

 

package clone;

public class StrTest { public static void main(String[] args) {

String str1 = "This is a test for immutable";

String str2 = str1.substring(0,8);

System.out.println("print str1 : " + str1);

System.out.println("print str2 : " + str2); }

 } /* RUN RESULT print str1 : This is a test for immutable print str2 : This is */

 

例子中,虽然str1调用了substring()方法,但str1的值并没有改变。类似的,String类中的其它方法也是如此。当然如果我们把最上面的例子中的这两条语句

 

c2.str = c2.str.substring(0,5);
c2.strBuff = c2.strBuff.append(" change strBuff clone");
      

 

改成下面这样:

c2.str.substring(0,5);
c2.strBuff.append(" change strBuff clone");

 

去掉了重新赋值的过程,c2.str也就不能有变化了,我们的把戏也就露馅了。但在编程过程中只调用

c2.str.substring(0,5);

 

语句是没有任何意义的。

应该知道的是在Java中所有的基本数据类型都有一个相对应的类,象Integer类对应int类型,Double类对应double类型等等,这些类也与String类相同,都是不可以改变的类。也就是说,这些的类中的所有方法都是不能改变其自身的值的。这也让我们在编clone类的时候有了一个更多的选择。同时我们也可以把自己的类编成不可更改的类。

 类似资料: