原则32：避免 ICloneable

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小牛编辑

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2023-12-01

IConeable 听起来是一个很不错的想法：你类型实现了 IConeable 接口然后就支持复制。如果你不想要支持复制，你就不需要实现它。但是你的类型不能在真空中存在。你支持 IConeable 的决定会影响它的子类。一旦一个类型支持 ICloneable ，它的所有子类也都必须支持 ICloneable 。它的所有成员的类型都必须支持 ICloneable 或者有其他机制去复制。最后，如果支持深度复制并且当你类型包含 web 对象就会很有问题。 ICloneable 的官方定义就给出了这个问题：它支持深复杂或浅复制。浅复制创建一个新对象包含所有成员变量的复制。如果这些成员变量是引用类型的，新对象引用和原来对象是同一个对象。深复制创建新对象同样包含所有成员变量的复制。所有的引用类型都会被嵌套复制。对于内置变量，例如整数，深复制和浅复制产生的结果是一样的。类型支持哪一个？这就依赖于具体的类型。但是在同一个对象混合深复制和浅复制会引起相当不一致的表现。当你去趟了 ICloneable 的浑水，这就再说难免了。大多数情况下，避免使用 ICloneable 使得类更简单。它很容易使用，并且很容易实现。

任何只包含内置类的成员变量的值类型不需要支持 ICloneable ；简单的赋值复制 struct 的所有值比 Clone() 更高效。Clone() 会对返回值进行封箱，以至于强制转换为 System.Object 的引用。调用者必须进行强制类型转换才能从箱中提取值。这样做已经够了。不要重写 Clone() 函数来进行赋值复制。

如果值类型包含引用类型会怎么样？最常见的例子是值类型包含一个 string :

public struct ErrorMessage 
{
    private int errCode; 
    private int details; 
    private string msg;
    // details elided 
}

string 是一个特殊例子因为它是不可变的类。如果你赋值一个 ErrorMessage 对象，两个 ErrorMessage 对象会引用相同一个字符串。它不会引起一般引用类型的可能会出现的错误。如果你通过任何一个引用改变 msg 变量，会创建一个 string 对象（查看原则16）。

普遍的例子是创建一个包含任意引用变量的 struct 会更复杂。这也很少见。struct 内置的赋值创建浅复制，两个 struct 会引用相同的对象。为了创建深复制，你需要克隆包含的引用类型对象，而且你需要知道这个引用类型通过 Clone() 方法来支持深复制。这样，要做的工作如果包含的引用类型支持 ICloneable ，并且它的 Clone() 方法创建深复制。

下面我们开始讨论引用类型。引用类型支持 ICloneable 接口说明它们支持浅复制或深复制。你应该谨慎支持 ICloneable 因为这样就必须让这个类的所有子类也支持 ICloneable 。考虑下面的简单的继承结构：

class BaseType : ICloneable 
{
    private string label = "class name"; 
    private int[] values = new int[10];
    public object Clone() 
    {
        BaseType rVal = new BaseType(); 
        rVal.label = label; 
        for (int i = 0; i < values.Length; i++)
            rVal.values[i] = values[i]; 
        return rVal;
    } 
}
class Derived : BaseType 
{
    private double[] dValues = new double[10];
    static void Main(string[] args) 
    {
        Derived d = new Derived(); 
        Derived d2 = d.Clone() as Derived;
        if (d2 == null)
            Console.WriteLine("null"); 
    }
}

如果你运行这个程序，你会发现 d2 的值是 null 。Derived 类从基类 BaseType 继承 ICloneable.Clone() ,但是实现却对子类是不正确的：它只是克隆基类 BaseType.Clone() 创建基类对象，而不是子类对象。这就是测试程序中为什么 d2 为 null —— 它不是 Derived 对象。然而，即使你克服了这个问题， BaseType.Clone() 不能复制定义在 Derived 的 dValues 数组。所以当你实现 ICloneable ，你必须强制所有子类也都实现。实际上，你可以提供一个钩子函数让所有子类能有自己的实现（查看原则23）。为了支持克隆，子类只能添加实现了 ICloneable 的值类型或引用类型的成员变量。这是对于子类是非常严格的限制。在基类支持 ICloneable 增加了子类的负担，所以你应该在非封闭的类避免实现 ICloneable 。

如果整个类的继承结构都必须实现 ICloneable ，你可以差un感觉一个 abstract Clone() 方法，强制子类实现它。在这些例子，你还需要定义子类复制基类成员的方法。可以定义一个 protected 的复制构造函数：

class BaseType 
{
    private string label; 
    private int[] values;
    protected BaseType() 
    {
        label = "class name"; 
        values = new int[10];
    }
    // Used by devived values to clone 
    protected BaseType(BaseType right) 
    {
        label = right.label; 
        values = right.values.Clone() as int[];
    } 
}
sealed class Derived : BaseType, ICloneable 
{
    private double[] dValues = new double[10];
    public Derived() 
    {
        dValues = new double[10]; 
    }
    // Construct a copy 
    // using the base class copy ctor 
    private Derived(Derived right) : base(right) 
    {
        dValues = right.dValues.Clone() as double[];
    }
    public object Clone() 
    {
        Derived rVal = new Derived(this); 
        return rVal;
    } 
}

基类没有实现 ICloneable ；提供了 protected 的复制构造函数，让子类能拿复制基类的部分。叶节点的类都是封闭的，当有必要的时候实现 ICloneable 。基类不会强制所有子类实现 ICloneable ，但是必须提供子类因支持 ICloneable 而需要的方法。

ICloneable 仍有它的用处，但是这是一个例外而不是指导规则。 .NET 框架更新支持泛型时，而没有添加 ICloneable<T> 的支持是非常有意义的。你不应该对值类型添加 ICloneable 的支持；而是使用赋值操作。当复制操作对叶借点封闭类很重要，你就应该添加 ICloneable 支持。当基类支持 ICloneable 你就为此创建 protected 复制够函数。对于其他的所有情况，避免使用 ICloneable 。

小结：

这个原则其实强调的重点是不管是值类型还是引用类型如果实现了 ICloneable 接口，这个类的成员变量和继承结构也要实现 ICloneable ，才能做到深复制和浅复制的一致性。这点其实跟 Java 是一样的！