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chenssy · 更新于 2018-11-28 11:00:43

使用序列化实现对象的拷贝

我们知道在 Java 中存在这个接口 Cloneable,实现该接口的类都会具备被拷贝的能力,同时拷贝是在内存中进行,在性能方面比我们直接通过 new 生成对象来的快,特别是在大对象的生成上,使得性能的提升非常明显。然而我们知道拷贝分为深拷贝和浅拷贝之分,但是浅拷贝存在对象属性拷贝不彻底问题。关于深拷贝、浅拷贝的请参考这里:渐析 java 的浅拷贝和深拷贝

一、浅拷贝问题

我们先看如下代码:


    public class Person implements Cloneable{
        /** 姓名 **/
        private String name;

        /** 电子邮件 **/
        private Email email;

        public String getName() {
            return name;
        }

        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }

        public Email getEmail() {
            return email;
        }

        public void setEmail(Email email) {
            this.email = email;
        }

        public Person(String name,Email email){
            this.name  = name;
            this.email = email;
        }

        public Person(String name){
            this.name = name;
        }

        protected Person clone() {
            Person person = null;
            try {
                person = (Person) super.clone();
            } catch (CloneNotSupportedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            return person;
        }
    }

    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            //写封邮件
            Email email = new Email("请参加会议","请与今天12:30到二会议室参加会议...");

            Person person1 =  new Person("张三",email);

            Person person2 =  person1.clone();
            person2.setName("李四");
            Person person3 =  person1.clone();
            person3.setName("王五");

            System.out.println(person1.getName() + "的邮件内容是:" + person1.getEmail().getContent());
            System.out.println(person2.getName() + "的邮件内容是:" + person2.getEmail().getContent());
            System.out.println(person3.getName() + "的邮件内容是:" + person3.getEmail().getContent());
        }
    }
    --------------------
    Output:
    张三的邮件内容是:请与今天12:30到二会议室参加会议...
    李四的邮件内容是:请与今天12:30到二会议室参加会议...
    王五的邮件内容是:请与今天12:30到二会议室参加会议...

在该应用程序中,首先定义一封邮件,然后将该邮件发给张三、李四、王五三个人,由于他们是使用相同的邮件,并且仅有名字不同,所以使用张三该对象类拷贝李四、王五对象然后更改下名字即可。程序一直到这里都没有错,但是如果我们需要张三提前 30 分钟到,即把邮件的内容修改下:


    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            //写封邮件
            Email email = new Email("请参加会议","请与今天12:30到二会议室参加会议...");

            Person person1 =  new Person("张三",email);

            Person person2 =  person1.clone();
            person2.setName("李四");
            Person person3 =  person1.clone();
            person3.setName("王五");

            person1.getEmail().setContent("请与今天12:00到二会议室参加会议...");

            System.out.println(person1.getName() + "的邮件内容是:" + person1.getEmail().getContent());
            System.out.println(person2.getName() + "的邮件内容是:" + person2.getEmail().getContent());
            System.out.println(person3.getName() + "的邮件内容是:" + person3.getEmail().getContent());
        }
    }

在这里同样是使用张三该对象实现对李四、王五拷贝,最后将张三的邮件内容改变为:请与今天 12:00 到二会议室参加会议…。但是结果是:


    张三的邮件内容是:请与今天12:00到二会议室参加会议...
    李四的邮件内容是:请与今天12:00到二会议室参加会议...
    王五的邮件内容是:请与今天12:00到二会议室参加会议...

这里我们就疑惑了为什么李四和王五的邮件内容也发送了改变呢?让他们提前30分钟到人家会有意见的!

其实出现问题的关键就在于 clone() 方法上,我们知道该 clone() 方法是使用 Object 类的 clone() 方法,但是该方法存在一个缺陷,它并不会将对象的所有属性全部拷贝过来,而是有选择性的拷贝,基本规则如下:

1、基本类型

如果变量是基本很类型,则拷贝其值,比如 int、float 等。

2、对象

如果变量是一个实例对象,则拷贝其地址引用,也就是说此时新对象与原来对象是公用该实例变量。

3、String 字符串

若变量为 String 字符串,则拷贝其地址引用。但是在修改时,它会从字符串池中重新生成一个新的字符串,原有紫都城对象保持不变。

基于上面上面的规则,我们很容易发现问题的所在,他们三者公用一个对象,张三修改了该邮件内容,则李四和王五也会修改,所以才会出现上面的情况。对于这种情况我们还是可以解决的,只需要在 clone() 方法里面新建一个对象,然后张三引用该对象即可:


    protected Person clone() {
            Person person = null;
            try {
                person = (Person) super.clone();
                person.setEmail(new Email(person.getEmail().getObject(),person.getEmail().getContent()));
            } catch (CloneNotSupportedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            return person;
        }

所以:浅拷贝只是 Java 提供的一种简单的拷贝机制,不便于直接使用。

对于上面的解决方案还是存在一个问题,若我们系统中存在大量的对象是通过拷贝生成的,如果我们每一个类都写一个 clone() 方法,并将还需要进行深拷贝,新建大量的对象,这个工程是非常大的,这里我们可以利用序列化来实现对象的拷贝。

二、利用序列化实现对象的拷贝

如何利用序列化来完成对象的拷贝呢?在内存中通过字节流的拷贝是比较容易实现的。把母对象写入到一个字节流中,再从字节流中将其读出来,这样就可以创建一个新的对象了,并且该新对象与母对象之间并不存在引用共享的问题,真正实现对象的深拷贝。


    public class CloneUtils {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public static <T extends Serializable> T clone(T   obj){
            T cloneObj = null;
            try {
                //写入字节流
                ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
                ObjectOutputStream obs = new   ObjectOutputStream(out);
                obs.writeObject(obj);
                obs.close();

                //分配内存,写入原始对象,生成新对象
                ByteArrayInputStream ios = new  ByteArrayInputStream(out.toByteArray());
                ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(ios);
                //返回生成的新对象
                cloneObj = (T) ois.readObject();
                ois.close();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return cloneObj;
        }
    }

使用该工具类的对象必须要实现 Serializable 接口,否则是没有办法实现克隆的。


    public class Person implements Serializable{
        private static final long serialVersionUID = 2631590509760908280L;

        ..................
        //去除clone()方法

    }

    public class Email implements Serializable{
        private static final long serialVersionUID = 1267293988171991494L;

        ....................
    }

所以使用该工具类的对象只要实现 Serializable 接口就可实现对象的克隆,无须继承 Cloneable 接口实现 clone() 方法。


    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            //写封邮件
            Email email = new Email("请参加会议","请与今天12:30到二会议室参加会议...");

            Person person1 =  new Person("张三",email);

            Person person2 =  CloneUtils.clone(person1);
            person2.setName("李四");
            Person person3 =  CloneUtils.clone(person1);
            person3.setName("王五");
            person1.getEmail().setContent("请与今天12:00到二会议室参加会议...");

            System.out.println(person1.getName() + "的邮件内容是:" + person1.getEmail().getContent());
            System.out.println(person2.getName() + "的邮件内容是:" + person2.getEmail().getContent());
            System.out.println(person3.getName() + "的邮件内容是:" + person3.getEmail().getContent());
        }
    }
    -------------------
    Output:
    张三的邮件内容是:请与今天12:00到二会议室参加会议...
    李四的邮件内容是:请与今天12:30到二会议室参加会议...
    王五的邮件内容是:请与今天12:30到二会议室参加会议...

巩固基础,提高技术,不惧困难,攀登高峰!!!!!!

参考文献《编写高质量代码 改善Java程序的151个建议》—-秦小波

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