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clone() 函数,快速创建对象副本。

发布时间:2023-06-01 00:32:41

在程序设计中,对象克隆是常见操作之一。复制对象使得我们可以在不影响原对象的情况下对其进行修改和操作。这种行为在Java语言领域内得到了良好的支持,其中一个重要的函数就是clone()。clone()函数能够快速创建对象副本,其实现方法比较简单,但却非常实用。本文将从以下三个方面深入探讨Java中的clone()函数:

1. clone()函数定义、作用和具体实现

2. clone()函数的使用建议与注意事项

3. clone()函数在实际开发中的应用场景

一. clone()函数

1. 定义

clone()函数是Object类中定义的一个方法,其定义如下:

public Object clone() throws CloneNotSupportedException

其中,Object表示返回值类型,clone()表示方法名,throws CloneNotSupportedException表示方法可能抛出的异常。

clone()函数可以将一个已有的对象复制一份,形成一个副本。副本和原始对象的所有变量值相同,并且它们拥有同样的引用类型变量。但是两个对象拥有各自的内存地址,因此它们在内存中是不同的对象,互相独立。

2. 具体实现

clone()函数的底层实现比较简单,主要实现以下两步:

(1)调用super.clone(),返回一个浅拷贝的对象。 对于Object类中clone()方法的默认实现

protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {     return super.clone(); }

上述源码中,super.clone()会创建一个当前对象的浅拷贝。特别是在子类中重写该方法时,必须通过super.clone()来实现克隆操作。

(2)通过一些特殊拷贝技巧,实现副本的深拷贝。 这个过程需要根据具体的对象类型进行特殊处理,一般来说需要重写clone()方法并添加一些特殊的逻辑。当对象里面存在基本类型、不可变对象和引用类型变量时,浅拷贝已经能够满足对象的拷贝需求。但是对于可变对象,浅拷贝可能不满足要求。例如,一个包含数组或ArrayList的对象A做浅拷贝时,它和原对象B(使用clone())将指向同一个数组或ArrayList,如果A或B中的数组元素或ArrayList中的元素进行修改,另一个对象将会受到影响。 这种情况下,我们需要进行深拷贝。深拷贝可以通过以下几种方式实现:

(1)实现Cloneable接口

前面已经介绍过了,clone()方法定义在Object类中,因此我们在自定义类中使用clone()方法时,要让该类实现Cloneable接口。Cloneable接口本身并没有任何方法,只是起到一个标识作用,表明该类是可克隆的。

(2)重写clone()方法

通过在自定义类中重写clone()方法,并在方法体内添加自定义逻辑,可以实现对自定义类的深拷贝。这个过程需要注意一些细节,具体会在下文的使用建议中进行说明。

二. clone()函数的使用建议与注意事项

在使用clone()函数时,我们需要注意以下几点:

1. 实现Cloneable接口

如果我们想要克隆一个对象,就必须让该对象所属的类实现Cloneable接口,这是Java自带的标记接口。

2. 重写clone()方法

当我们需要克隆一个对象时,就需要重写该对象所属的类的clone()方法。重写该方法的目标是要实现一个新的对象,该对象和原始对象的变量值相等,但它们的内存地址是不同的,它们互相独立。

一般克隆一个对象的实现如下:

public class MyObject implements Cloneable {     private int x;     private int y;     private List<String> list;     public MyObject(int x, int y,List<String> list) {         this.x = x;         this.y = y;         this.list=list;     }     public Object clone() throws CloneNotSupportedException {         MyObject clone = (MyObject) super.clone();         clone.list = new ArrayList<String>(this.list);         return clone;     }     // Getter and setter omitted }

在上述的例子中,MyObject类将自己标记为Cloneable接口,表明该类可以被克隆。重写了clone()方法,拷贝了两个基本类型实例变量和一个引用类型实例变量list。关于list进行了深拷贝,这是通过new ArrayList<String>(this.list)实现的。

3. 深拷贝与浅拷贝

在进行对象克隆时,需要注意深拷贝与浅拷贝的区别。浅拷贝只是拷贝对象的值,指向原始对象的指针在副本中还是指向原始对象。而深拷贝是指对对象所有元素都进行拷贝,包括嵌套的对象和子元素。在Java中,深拷贝操作与浅拷贝操作的选择由数据类型的变化决定。

4. clone()函数抛出CloneNotSupportedException异常

若一个类的clone()方法未能重写,并且它的父类的clone()方法没有重写,或者它没有实现Cloneable接口,就会导致在运行时抛出CloneNotSupportedException的异常。在自定义的类中,如果我们需要使用clone()函数,就必须在该类中显式声明该异常或通过在clone()方法头部加上“throws CloneNotSupportedException”实现。

5. 命名惯例

Java编程团队通常会在类名后面添加“______”,表明这个类是可被克隆的,例如:

class MyClass implements Cloneable {     // 具体实现 }

6. 深拷贝的实现方法的选择

在实践中,深拷贝有几种实现方式,可以使用序列化机制以及其他方法来实现。我们必须选择适当的方案来实现深拷贝。

序列化方法的实现有时可能是不合适的,因为它的效率较低,而且序列化产生的对象可能不能被垃圾收集器完全回收,从而会对存储分配造成影响。因此,我们在实现深拷贝时要注意权衡不同的实现方案。

三. clone()函数的实际应用场景

clone()函数在实际开发中有着广泛的应用,一些应用场景如下:

1. 原型模式

原型模式是指通过拷贝现有的对象来创建一个新的对象。在Java中,我们可以使用clone()函数来实现原型模式。通过这种方式,我们可以避免对象创建时重复的工作。

2. 状态模式

状态模式是一个对象根据当前状态来改变其内部操作。当对象变化时,状态模式会自动切换到下一个状态。在Java中,状态模式可以使用clone()函数来减少状态切换时的工作。

3. 调试

在调试中,我们经常需要调查一个对象是否被正确的创建、复制和销毁。使用clone()函数可以在一定程度上简化调试的过程。

4. 多线程