Java学习之深拷贝浅拷贝及对象拷贝的两种方式
I. Java之Clone
0. 背景
对象拷贝，是一个非常基础的内容了，为什么会单独的把这个领出来讲解，主要是先前遇到了一个非常有意思的场景
有一个任务，需要解析类xml标记语言，然后生成document对象，之后将会有一系列针对document对象的操作
通过实际的测试，发现生成Document对象是比较耗时的一个操作，再加上这个任务场景中，需要解析的xml文档是固定的几个，那么一个可以优化的思路就是能不能缓存住创建后的Document对象，在实际使用的时候clone一份出来
1. 内容说明
看到了上面的应用背景，自然而言的就会想到深拷贝了，本篇博文则主要内容如下
- 介绍下两种拷贝方式的区别
- 深拷贝的辅助工具类
- 如何自定义实现对象拷贝
II. 深拷贝和浅拷贝
0. 定义说明
深拷贝
相当于创建了一个新的对象，只是这个对象的所有内容，都和被拷贝的对象一模一样而已，即两者的修改是隔离的，相互之间没有影响
浅拷贝
也是创建了一个对象，但是这个对象的某些内容（比如A）依然是被拷贝对象的，即通过这两个对象中任意一个修改A，两个对象的A都会受到影响
看到上面两个简单的说明，那么问题来了
- 浅拷贝中，是所有的内容公用呢？还是某些内容公用？
- 从隔离来将，都不希望出现浅拷贝这种方式了，太容易出错了，那么两种拷贝方式的应用场景是怎样的？
1. 浅拷贝
一般来说，浅拷贝方式需要实现Cloneable接口，下面结合一个实例，来看下浅拷贝中哪些是独立的，哪些是公用的
@Data
public class ShallowClone implements Cloneable {
private String name;
private int age;
private List<String> books;
public ShallowClone clone() {
ShallowClone clone = null;
try {
clone = (ShallowClone) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return clone;
}
public static void main(String[] args) {
ShallowClone shallowClone = new ShallowClone();
shallowClone.setName("SourceName");
shallowClone.setAge(28);
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("java");
list.add("c++");
shallowClone.setBooks(list);
ShallowClone cloneObj = shallowClone.clone();
// 判断两个对象是否为同一个对象（即是否是新创建了一个实例）
System.out.println(shallowClone == cloneObj);
// 修改一个对象的内容是否会影响另一个对象
shallowClone.setName("newName");
shallowClone.setAge(20);
shallowClone.getBooks().add("javascript");
System.out.println("source: " + shallowClone.toString() + "\nclone:" + cloneObj.toString());
shallowClone.setBooks(Arrays.asList("hello"));
System.out.println("source: " + shallowClone.toString() + "\nclone:" + cloneObj.toString());
}
}输出结果:
false
source: ShallowClone(name=newName, age=20, books=[java, c++, javascript])
clone:ShallowClone(name=SourceName, age=28, books=[java, c++, javascript])
source: ShallowClone(name=newName, age=20, books=[hello])
clone:ShallowClone(name=SourceName, age=28, books=[java, c++, javascript])结果分析：
- 拷贝后获取的是一个独立的对象，和原对象拥有不同的内存地址
- 基本元素类型，两者是隔离的（虽然上面只给出了int，String）
- 基本元素类型包括:
- int, Integer, long, Long, char, Charset, byte,Byte, boolean, Boolean, float,Float, double, Double, String
- 非基本数据类型（如基本容器，其他对象等），只是拷贝了一份引用出去了，实际指向的依然是同一份
其实，浅拷贝有个非常简单的理解方式：
浅拷贝的整个过程就是，创建一个新的对象，然后新对象的每个值都是由原对象的值，通过 = 进行赋值
这个怎么理解呢？
上面的流程拆解就是：
- Object clone = new Object();
- clone.a = source.a
- clone.b = source.b
- ...那么=赋值有什么特点呢？
基本数据类型是值赋值；非基本的就是引用赋值
2. 深拷贝
深拷贝，就是要创建一个全新的对象，新的对象内部所有的成员也都是全新的，只是初始化的值已经由被拷贝的对象确定了而已
那么上面的实例改成深拷贝应该是怎样的呢？
可以加上这么一个方法
public ShallowClone deepClone() {
ShallowClone clone = new ShallowClone();
clone.name = this.name;
clone.age = this.age;
if (this.books != null) {
clone.books = new ArrayList<>(this.books);
}
return clone;
}
// 简单改一下测试case
public static void main(String[] args) {
ShallowClone shallowClone = new ShallowClone();
shallowClone.setName("SourceName");
shallowClone.setAge(new Integer(1280));
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("java");
list.add("c++");
shallowClone.setBooks(list);
ShallowClone cloneObj = shallowClone.deepClone();
// 判断两个对象是否为同一个对象（即是否是新创建了一个实例）
System.out.println(shallowClone == cloneObj);
// 修改一个对象的内容是否会影响另一个对象
shallowClone.setName("newName");
shallowClone.setAge(2000);
shallowClone.getBooks().add("javascript");
System.out.println("source: " + shallowClone.toString() + "\nclone:" + cloneObj.toString());
shallowClone.setBooks(Arrays.asList("hello"));
System.out.println("source: " + shallowClone.toString() + "\nclone:" + cloneObj.toString());
}输出结果为：
false
source: ShallowClone(name=newName, age=2000, books=[java, c++, javascript])
clone:ShallowClone(name=SourceName, age=1280, books=[java, c++])
source: ShallowClone(name=newName, age=2000, books=[hello])
clone:ShallowClone(name=SourceName, age=1280, books=[java, c++])结果分析：
- 深拷贝独立的对象
- 拷贝后对象的内容，与原对象的内容完全没关系，都是独立的
简单来说，深拷贝是需要自己来实现的，对于基本类型可以直接赋值，而对于对象、容器、数组来讲，需要创建一个新的出来，然后重新赋值
3. 应用场景区分
深拷贝的用途我们很容易可以想见，某个复杂对象创建比较消耗资源的时候，就可以缓存一个蓝本，后续的操作都是针对深clone后的对象，这样就不会出现混乱的情况了
那么浅拷贝呢？感觉留着是一个坑，一个人修改了这个对象的值，结果发现对另一个人造成了影响，真不是坑爹么？
假设又这么一个通知对象长下面这样
private String notifyUser;
// xxx
private List<String> notifyRules;我们现在随机挑选了一千个人，同时发送通知消息，所以需要创建一千个上面的对象，这些对象中呢，除了notifyUser不同，其他的都一样
在发送之前，突然发现要临时新增一条通知信息，如果是浅拷贝的话，只用在任意一个通知对象的notifyRules中添加一调消息，那么这一千个对象的通知消息都会变成最新的了；而如果你是用深拷贝，那么苦逼的得遍历这一千个对象，每个都加一条消息了
III. 对象拷贝工具
上面说到，浅拷贝，需要实现Clonebale接口，深拷贝一般需要自己来实现，那么我现在拿到一个对象A，它自己没有提供深拷贝接口，我们除了主动一条一条的帮它实现之外，有什么辅助工具可用么？
对象拷贝区别与clone，它可以支持两个不同对象之间实现内容拷贝
Apache的两个版本：（反射机制）
org.apache.commons.beanutils.PropertyUtils.copyProperties(Object dest, Object orig)
org.apache.commons.beanutils.BeanUtils#cloneBeanSpring版本：（反射机制）
org.springframework.beans.BeanUtils.copyProperties(Object source, Object target, Class editable, String[] ignoreProperties)cglib版本：（使用动态代理，效率高）
net.sf.cglib.beans.BeanCopier.copy(Object paramObject1, Object paramObject2, Converter paramConverter)从上面的几个有名的工具类来看，提供了两种使用者姿势，一个是反射，一个是动态代理，下面分别来看两种思路
1. 借助反射实现对象拷贝
通过反射的方式实现对象拷贝的思路还是比较清晰的，先通过反射获取对象的所有属性，然后修改可访问级别，然后赋值；再获取继承的父类的属性，同样利用反射进行赋值
上面的几个开源工具，内部实现封装得比较好，所以直接贴源码可能不太容易一眼就能看出反射方式的原理，所以简单的实现了一个, 仅提供思路
public static void copy(Object source, Object dest) throws Exception {
Class destClz = dest.getClass();
// 获取目标的所有成员
Field[] destFields = destClz.getDeclaredFields();
Object value;
for (Field field : destFields) { // 遍历所有的成员，并赋值
// 获取value值
value = getVal(field.getName(), source);
field.setAccessible(true);
field.set(dest, value);
}
}
private static Object getVal(String name, Object obj) throws Exception {
try {
// 优先获取obj中同名的成员变量
Field field = obj.getClass().getDeclaredField(name);
field.setAccessible(true);
return field.get(obj);
} catch (NoSuchFieldException e) {
// 表示没有同名的变量
}
// 获取对应的 getXxx() 或者 isXxx() 方法
name = name.substring(0, 1).toUpperCase() + name.substring(1);
String methodName = "get" + name;
String methodName2 = "is" + name;
Method[] methods = obj.getClass().getMethods();
for (Method method : methods) {
// 只获取无参的方法
if (method.getParameterCount() > 0) {
continue;
}
if (method.getName().equals(methodName)
|| method.getName().equals(methodName2)) {
return method.invoke(obj);
}
}
return null;
}上面的实现步骤还是非常清晰的，首先是找同名的属性，然后利用反射获取对应的值
Field field = obj.getClass().getDeclaredField(name);
field.setAccessible(true);
return field.get(obj);如果找不到，则找getXXX, isXXX来获取
2. 代理的方式实现对象拷贝
Cglib的BeanCopier就是通过代理的方式实现拷贝，性能优于反射的方式，特别是在大量的数据拷贝时，比较明显
代理，我们知道可以区分为静态代理和动态代理，简单来讲就是你要操作对象A，但是你不直接去操作A，而是找一个中转porxyA, 让它来帮你操作对象A
那么这种技术是如何使用在对象拷贝的呢？
我们知道，效率最高的对象拷贝方式就是Getter/Setter方法了，前面说的代理的含义指我们不直接操作，而是找个中间商来赚差价，那么方案就出来了
将原SourceA拷贝到目标DestB
- 创建一个代理 copyProxy
- 在代理中，依次调用 SourceA的get方法获取属性值，然后调用DestB的set方法进行赋值
实际上BeanCopier的思路大致如上，具体的方案当然就不太一样了, 简单看了一下实现逻辑，挺有意思的一块，先留个坑，后面单独开个博文补上
说明
从实现原理和通过简单的测试，发现BeanCopier是扫描原对象的getXXX方法，然后赋值给同名的 setXXX 方法，也就是说，如果这个对象中某个属性没有get/set方法，那么就无法赋值成功了
IV. 小结
1. 深拷贝和浅拷贝
深拷贝
相当于创建了一个新的对象，只是这个对象的所有内容，都和被拷贝的对象一模一样而已，即两者的修改是隔离的，相互之间没有影响
- 完全独立
浅拷贝
也是创建了一个对象，但是这个对象的某些内容（比如A）依然是被拷贝对象的，即通过这两个对象中任意一个修改A，两个对象的A都会受到影响
- 等同与新创建一个对象，然后使用=，将原对象的属性赋值给新对象的属性
- 需要实现Cloneable接口
2. 对象拷贝的两种方法
通过反射方式实现对象拷贝
主要原理就是通过反射获取所有的属性，然后反射更改属性的内容
通过代理实现对象拷贝
将原SourceA拷贝到目标DestB
创建一个代理 copyProxy 在代理中，依次调用 SourceA的get方法获取属性值，然后调用DestB的set方法进行赋值
V. 其他
声明
尽信书则不如，已上内容，纯属一家之言，因本人能力一般，见解不全，如有问题，欢迎批评指正