什麼是 Java 物件深拷貝？
作者：吳大山
wudashan.com/2018/10/14/Java-Deep-Copy
介紹
在Java語言裡，當我們需要拷貝一個物件時，有兩種型別的拷貝：淺拷貝與深拷貝。
淺拷貝只是拷貝了源物件的地址，所以源物件的值發生變化時，拷貝物件的值也會發生變化。
而深拷貝則是拷貝了源物件的所有值，所以即使源物件的值發生變化時，拷貝物件的值也不會改變。如下圖描述：
瞭解了淺拷貝和深拷貝的區別之後，本篇部落格將教大家幾種深拷貝的方法。
拷貝物件
首先，我們定義一下需要拷貝的簡單物件。
/** * 使用者 */ public class User { private String name; private Address address; // constructors, getters and setters } /** * 地址 */ public class Address { private String city; private String country; // constructors, getters and setters }
如上述程式碼，我們定義了一個User使用者類，包含name姓名，和address地址，其中address並不是字串，而是另一個Address類，包含country國家和city城市。構造方法和成員變數的get()、set()方法此處我們省略不寫。接下來我們將詳細描述如何深拷貝User物件。
方法一 建構函式
我們可以通過在呼叫建構函式進行深拷貝，形參如果是基本型別和字串則直接賦值，如果是物件則重新new一個。
測試用例
@Test public void constructorCopy() { Address address = new Address("杭州", "中國"); User user = new User("大山", address); // 呼叫建構函式時進行深拷貝 User copyUser = new User(user.getName(), new Address(address.getCity(), address.getCountry())); // 修改源物件的值 user.getAddress().setCity("深圳"); // 檢查兩個物件的值不同 assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity()); }
方法二 過載clone()方法
Object父類有個clone()的拷貝方法，不過它是protected型別的，我們需要重寫它並修改為public型別。除此之外，子類還需要實現Cloneable介面來告訴JVM這個類是可以拷貝的。
重寫程式碼
讓我們修改一下User類，Address類，實現Cloneable介面，使其支援深拷貝。
/** * 地址 */ public class Address implements Cloneable { private String city; private String country; // constructors, getters and setters @Override public Address clone() throws CloneNotSupportedException { return (Address) super.clone(); } }
/**
* 使用者
*/
public class User implements Cloneable {
private String name;
private Address address;
// constructors, getters and setters
@Override
public User clone() throws CloneNotSupportedException {
User user = (User) super.clone();
user.setAddress(this.address.clone());
return user;
}
}
需要注意的是，super.clone()其實是淺拷貝，所以在重寫User類的clone()方法時，address物件需要呼叫address.clone()重新賦值。
測試用例
@Test
public void cloneCopy() throws CloneNotSupportedException {
Address address = new Address("杭州", "中國");
User user = new User("大山", address);
// 呼叫clone()方法進行深拷貝
User copyUser = user.clone();
// 修改源物件的值
user.getAddress().setCity("深圳");
// 檢查兩個物件的值不同
assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());
}
方法三 Apache Commons Lang序列化
Java提供了序列化的能力，我們可以先將源物件進行序列化，再反序列化生成拷貝物件。但是，使用序列化的前提是拷貝的類（包括其成員變數）需要實現Serializable介面。Apache Commons Lang包對Java序列化進行了封裝，我們可以直接使用它。
重寫程式碼
讓我們修改一下User類，Address類，實現Serializable介面，使其支援序列化。
/**
* 地址
*/
public class Address implements Serializable {
private String city;
private String country;
// constructors, getters and setters
}
/**
* 使用者
*/
public class User implements Serializable {
private String name;
private Address address;
// constructors, getters and setters
}
測試用例
@Test
public void serializableCopy() {
Address address = new Address("杭州", "中國");
User user = new User("大山", address);
// 使用Apache Commons Lang序列化進行深拷貝
User copyUser = (User) SerializationUtils.clone(user);
// 修改源物件的值
user.getAddress().setCity("深圳");
// 檢查兩個物件的值不同
assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());
}
方法四 Gson序列化
Gson可以將物件序列化成JSON，也可以將JSON反序列化成物件，所以我們可以用它進行深拷貝。
測試用例
@Test
public void gsonCopy() {
Address address = new Address("杭州", "中國");
User user = new User("大山", address);
// 使用Gson序列化進行深拷貝
Gson gson = new Gson();
User copyUser = gson.fromJson(gson.toJson(user), User.class);
// 修改源物件的值
user.getAddress().setCity("深圳");
// 檢查兩個物件的值不同
assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());
}
方法五 Jackson序列化
Jackson與Gson相似，可以將物件序列化成JSON，明顯不同的地方是拷貝的類（包括其成員變數）需要有預設的無參建構函式。
重寫程式碼
讓我們修改一下User類，Address類，實現預設的無參建構函式，使其支援Jackson。
/**
* 使用者
*/
public class User {
private String name;
private Address address;
// constructors, getters and setters
public User() {
}
}
/**
* 地址
*/
public class Address {
private String city;
private String country;
// constructors, getters and setters
public Address() {
}
}
測試用例
@Test
public void jacksonCopy() throws IOException {
Address address = new Address("杭州", "中國");
User user = new User("大山", address);
// 使用Jackson序列化進行深拷貝
ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
User copyUser = objectMapper.readValue(objectMapper.writeValueAsString(user), User.class);
// 修改源物件的值
user.getAddress().setCity("深圳");
// 檢查兩個物件的值不同
assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());
}
總結
說了這麼多深拷貝的實現方法，哪一種方法才是最好的呢？
最簡單的判斷就是根據拷貝的類（包括其成員變數）是否提供了深拷貝的建構函式、是否實現了Cloneable介面、是否實現了Serializable介面、是否實現了預設的無參建構函式來進行選擇。如果需要詳細的考慮，則可以參考下面的表格：
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