java提高篇-----使用序列化实现对象的拷贝

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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

渐析java的浅拷贝和深拷贝

首先来看看浅拷贝和深拷贝的定义：
浅拷贝：使用一个已知实例对新创建实例的成员变量逐个赋值，这个方式被称为浅拷贝。
深拷贝：当一个类的拷贝构造方法，不仅要复制对象的所有非引用成员变量值，还要为引用类型的成员变量创建新的实例，并且初始化为形式参数实例值。这个方式称为深拷贝
也就是说浅拷贝只复制一个对象，传递引用，不能复制实例。而深拷贝对对象内部的引用均复制，它是创建一个新的实例，并且复制实例。
对于浅拷贝当对象的成员变量是基本数据类型时，两个对象的成员变量已有存储空间，赋值运算传递值，所以浅拷贝能够复制实例。但是当对象的成员变量是引用数据类型时，就不能实现对象的复制了。
存在一个对象Person，代码如下：

public class Person {
private String name;
private String sex;
private int age;

public Person(String name,String sex,int age){
this.name = name;
this.sex = sex;
this.age = age;
}

public Person(Person p){                   //拷贝构造方法，复制对象
this.name = p.name;
this.sex = p.sex;
this.age = p.age;
}
}

上面的对象Person有三个成员变量。name、sex、age。两个构造方法。第二个的参数为该对象，它称为拷贝构造方法，它将创建的新对象初始化为形式参数的实例值，通过它可以实现对象复制功能。
又有一个对象Asian,如下：

public class Asian {
private String skin;
Person person;

public Asian(String skin,Person person){
this.skin = skin;
this.person = person;                    //引用赋值
}

public Asian(Asian asian){                 //拷贝构造方法，复制对象
this(asian.skin,asian.person);
}
}

上面对象也存在着两个成员变量，skin 和Person对象
对于person对象有如下：

Person p1 = new Person("李四","mam",23);

Person p2 = new Person(P1);

当调用上面的语句时。P2对象将会对P1进行复制。执行情况如下如下图：



对于Asian对象有：

Asian a1 = new Asian("yellow",new Person("李四","mam",23));
Asian a2 = new Asian(a1);

New Asian(a1)执行Asian类的拷贝构造方法，由于对象赋值是引用赋值。使得a1和a2引用同一个对象

如下图：



当a1执行某条可以改变该值的语句时，那么a1将会通过这个语句也可以改变a2对象的成员变量
如果执行以下语句：a2.name = new Person(a1.name)
这时将会创建一个新的Person对象
如下图：

一、浅拷贝问题

我们先看如下代码：

[java] view
plaincopyprint?

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：

[java] view
plaincopyprint?

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：

[java] view
plaincopyprint?

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：

[java] view
plaincopyprint?

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。

[java] view
plaincopyprint?

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。

[html] view
plaincopyprint?

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。

[java] view
plaincopyprint?

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...

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参考文献《编写高质量代码 改善Java程序的151个建议》----秦小波