深淺克隆面試題彙總——附詳細答案
阿新 • • 發佈：2019-12-31
在開始學習深克隆和淺克隆之前，我們先來看下面程式碼，有什麼問題？
class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
// 等號賦值（ 基本型別）
int number = 6;
int number2 = number;
// 修改 number2 的值
number2 = 9;
System.out.println("number：" + number);
System.out.println("number2：" 程式執行結果：
number：6
number2：9
大黃，3歲
大黃，3歲
複製程式碼可以看出，如果使用等號複製時，對於值型別來說，彼此之間的修改操作是相對獨立的，而對於引用型別來說，因為複製的是引用物件的記憶體地址，所以修改其中一個值，另一個值也會跟著變化，原理如下圖所示：
一、淺克隆
淺克隆的預設實現方法是 clone()，實現程式碼如下：
class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Dog dog = new Dog();
dog.name = "旺財" 程式執行結果：
旺財，5歲
小白，2歲
複製程式碼可以看出使用克隆就可以解決引用型別複製的問題了，原理如下圖所示：
Cloneable 介面，並重寫 clone() 方法，即可實現對此物件的克隆。
然而使用淺克隆也會存在一個問題，請參考以下程式碼。
class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
DogChild dogChild = new DogChild();
dogChild.name = "二狗";
Dog dog4 = new Dog();
dog4.name = "大黃";
dog4.dogChild = dogChild;
Dog dog5 = (Dog) dog4.clone();
dog5.name = "旺財";
dog5.dogChild.name = "狗二";
System.out.println("dog name 4："+dog4.name);
System.out.println("dog name 5："+dog5.name);
System.out.println("dog child name 4："+dog4.dogChild.name);
System.out.println("dog child name 5："+dog5.dogChild.name);
}
}
class Dog implements Cloneable {
public String name;
public DogChild dogChild;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
class DogChild {
public String name;
}
複製程式碼程式執行結果：
dog name 4：大黃
dog name 5：旺財
dog child name 4：狗二
dog child name 5：狗二
複製程式碼也就是說淺克隆，只會複製物件的值型別，而不會複製物件的引用型別。原因如下圖所示：
二、深克隆
定義：深克隆就是複製整個物件資訊，包含值型別和引用型別。 深克隆的實現方式通常包含以下兩種。
- 序列化實現深克隆：先將原物件序列化到記憶體的位元組流中，再從位元組流中反序列化出剛剛儲存的物件，這個新物件和原物件就不存在任何地址上的共享，這樣就實現了深克隆。
- 所有引用型別都實現克隆：要複製物件的所有引用型別都要實現克隆，所有物件都是複製的新物件，從而實現了深克隆。
深克隆實現方式一：序列化
實現思路：先將要拷貝物件寫入到記憶體中的位元組流中，然後再從這個位元組流中讀出剛剛儲存的資訊，作為一個新物件返回，那麼這個新物件和原物件就不存在任何地址上的共享，自然實現了深拷貝。請參考以下程式碼：
class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
BirdChild birdChild = new BirdChild();
birdChild.name = "小小鳥";
Bird bird = new Bird();
bird.name = "小鳥";
bird.birdChild = birdChild;
// 使用序列化克隆物件
Bird bird2 = CloneUtils.clone(bird);
bird2.name = "黃雀";
bird2.birdChild.name = "小黃雀";
System.out.println("bird name:" + bird.name);
System.out.println("bird child name:" + bird.birdChild.name);
System.out.println("bird name 2:" + bird2.name);
System.out.println("bird child name 2:" + bird2.birdChild.name);
}
}
class CloneUtils {
public static <T extends Serializable> T clone(T obj) {
T cloneObj = null;
try {
//寫入位元組流
ByteArrayOutputStream bo = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bo);
oos.writeObject(obj);
oos.close();
//分配記憶體,寫入原始物件,生成新物件
ByteArrayInputStream bi = new ByteArrayInputStream(bo.toByteArray());//獲取上面的輸出位元組流
ObjectInputStream oi = new ObjectInputStream(bi);
//返回生成的新物件
cloneObj = (T) oi.readObject();
oi.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return cloneObj;
}
}
複製程式碼程式執行結果：
bird name:小鳥
bird child name:小小鳥
bird name 2:黃雀
bird child name 2:小黃雀
複製程式碼深克隆實現方式二：所有引用型別都實現克隆
class SerializableTest {
public static void main(String[] args) throws IOException,ClassNotFoundException {
ParrotChild parrotChild = new ParrotChild();
parrotChild.name = "小鸚鵡";
Parrot parrot = new Parrot();
parrot.name = "大鸚鵡";
parrot.parrotChild = parrotChild;
// 克隆
Parrot parrot2 = (Parrot) parrot.clone();
parrot2.name = "老鸚鵡";
parrot2.parrotChild.name = "少鸚鵡";
System.out.println("parrot name:" + parrot.name);
System.out.println("parrot child name:" + parrot.parrotChild.name);
System.out.println("parrot name 2:" + parrot2.name);
System.out.println("parrot child name 2:" + parrot2.parrotChild.name);
}
}
class Parrot implements Cloneable {
public String name;
public ParrotChild parrotChild;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Parrot bird = (Parrot) super.clone();
bird.parrotChild = (ParrotChild) parrotChild.clone();
return bird;
}
}
class ParrotChild implements Cloneable {
public String name;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
複製程式碼程式執行結果：
parrot name:大鸚鵡
parrot child name:小鸚鵡
parrot name 2:老鸚鵡
parrot child name 2:少鸚鵡
複製程式碼三、克隆相關面試題
1.使用克隆有什麼好處？
答：好處包含以下幾點：
- 使用方便：假如要複製一個物件，但這個物件中的部分屬性已經被修改過了，如果不使用克隆的話，需要給屬性手動賦值，相比克隆而已麻煩很多；
- 效能高：檢視 clone 方法可以知道，它是 native 方法，native 方法是原生函式，使用作業系統底層的語言實現的，因此執行效率更高；
- 隔離性：克隆可以確保物件操作時相互隔離。
clone() 原始碼，如下圖：
2.淺克隆和深克隆有什麼區別？
答：區別主要在對引用型別的複製上，具體資訊如下：
- 淺克隆：只會複製物件的值型別，而不會複製物件的引用型別；
- 深克隆：複製整個物件，包含值型別和引用型別。
3.如何實現淺克隆？
答：克隆的物件實現 Cloneable 介面，並重寫 clone() 方法就可以實現淺克隆了。
4.以下程式碼執行的結果是？
import java.util.Arrays;
class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
CloneObj cloneObj = new CloneObj();
cloneObj.name = "老王";
cloneObj.age = 30;
cloneObj.sistersAge = new int[]{18,19};
CloneObj cloneObj2 = (CloneObj) cloneObj.clone();
cloneObj2.name = "磊哥";
cloneObj2.age = 33;
cloneObj2.sistersAge[0] = 20;
System.out.println(cloneObj.name + "|" + cloneObj2.name);
System.out.println(cloneObj.age + "|" + cloneObj2.age);
System.out.println(Arrays.toString(cloneObj.sistersAge) + "|" + Arrays.toString(cloneObj2.sistersAge));
}
}
class CloneObj implements Cloneable {
public String name;
public int age;
public int[] sistersAge;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
複製程式碼答：執行結果如下。
老王|磊哥
30|33
[20,19]|[20,19]
複製程式碼5.深克隆如何實現？有幾種實現方式？
答：一般實現方式有以下兩種：
- 通過序列化實現深克隆（序列化實現方式：Java 原生序列化、JSON 序列化、Hessian 序列化）；
- 所有引用型別都實現克隆，從而實現深克隆。
6.為什麼不能直接使用 Object 的 Clone 方法，還要重寫 clone() 方法之後才能實現克隆？
答：雖然所有類都是 Object 的子類，但因為 Object 中的 clone() 方法被宣告為 protected 訪問級別，所以非 java.lang 包下的其他類是不能直接使用的。因此要想實現克隆功能，就必須實現 Cloneable，並重寫 clone() 方法才行。
7.序列化可不可以實現深克隆？實現的原理是什麼？
答：先將原物件序列化到記憶體的位元組流中，再從位元組流中反序列化出剛剛儲存的物件，這個新物件和原物件就不存在任何地址上的共享，這樣就實現了深克隆。
四、總結
呼叫 Object 類中的 clone() 方法預設是淺克隆，淺克隆只能複製值型別，不能複製引用型別，因此更多的場景下我們需要深克隆，深克隆通常的實現方式有兩種：序列化方式或把所有的引用型別都實現克隆。
特別說明：本文來自《Java面試題全解析》