[改善Java代码]避免对象的浅拷贝

建议43： 避免对象的浅拷贝

我们知道一个类实现了Cloneable接口就表示它具备了被拷贝的能力，如果再覆写clone()方法就会完全具备拷贝能力。拷贝是在内存中进行的，所以在性能方面比直接通过new生成对象要快很多，特别是在大对象的生成上，这会使性能的提升非常显著。但是对象拷贝也有一个比较容易忽略的问题：浅拷贝（Shadow Clone，也叫做影子拷贝）存在对象属性拷贝不彻底的问题。我们来看这样一段代码：

public class Client {
public static void main(String[] args) {
//定义父亲
Person f = new Person("父亲");
//定义大儿子
Person s1 = new Person("大儿子",f);
//小儿子的信息是通过大儿子拷贝过来的
Person s2 = s1.clone();
s2.setName("小儿子");
System.out.println(s1.getName() +" 的父亲是 " + s1.getFather().getName());
System.out.println(s2.getName() +" 的父亲是 " + s2.getFather().getName());
}
}

class Person implements Cloneable{
//姓名
private String name;
//父亲
private Person father;

public Person(String _name){
name = _name;
}
public Person(String _name,Person _parent){
name = _name;
father = _parent;
}
/*name和parent的getter/setter方法省略*/

//拷贝的实现
@Override
public Person clone(){
Person p = null;
try {
p = (Person) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return p;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Person getFather() {
return father;
}
public void setFather(Person father) {
this.father = father;
}
}

程序中，我们描述了这样一个场景：一个父亲，有两个儿子，大小儿子同根同种，所以小儿子对象就通过拷贝大儿子对象来生成，运行输出的结果如下：

大儿子 的父亲是 父亲
小儿子 的父亲是 父亲

这很正确，没有问题。突然有一天，父亲心血来潮想让大儿子去认个干爹，也就是大儿子的父亲名称需要重新设置一下，代码如下：

public static void main(String[] args) {
//定义父亲
Person f = new Person("父亲");
//定义大儿子
Person s1 = new Person("大儿子",f);
//小儿子的信息是通过大儿子拷贝过来的
Person s2 = s1.clone();
s2.setName("小儿子");
//认干爹
s1.getFather().setName("干爹");
System.out.println(s1.getName() +" 的父亲是 " + s1.getFather().getName());
System.out.println(s2.getName() +" 的父亲是 " + s2.getFather().getName());
}

上面仅仅修改了加粗字体部分，大儿子重新设置了父亲名称，我们期望的输出是：将大儿子父亲的名称修改为干爹，小儿子的父亲名称保持不变。下面来检查一下结果是否如此：

大儿子 的父亲是 干爹
小儿子 的父亲是 干爹

怎么回事，小儿子的父亲也成了“干爹”?两个儿子都没有，岂不是要气死“父亲”了！出现这个问题的原因就在于clone方法，我们知道所有类都继承自Object，Object提供了一个对象拷贝的默认方法，即上面代码中的super.clone方法，但是该方法是有缺陷的，它提供的是一种浅拷贝方式，也就是说它并不会把对象的所有属性全部拷贝一份，而是有选择性的拷贝，它的拷贝规则如下：

（1）基本类型

如果变量是基本类型，则拷贝其值，比如int、float等。

（2）对象

如果变量是一个实例对象，则拷贝地址引用，也就是说此时新拷贝出的对象与原有对象共享该实例变量，不受访问权限的限制。这在Java中是很疯狂的，因为它突破了访问权限的定义：一个private修饰的变量，竟然可以被两个不同的实例对象访问，这让Java的访问权限体系情何以堪！

（3）String字符串

这个比较特殊，拷贝的也是一个地址，是个引用，但是在修改时，它会从字符串池（String Pool）中重新生成新的字符串，原有的字符串对象保持不变，在此处我们可以认为String是一个基本类型。（有关字符串的知识详见第4章。）

明白了这三个规则，上面的例子就很清晰了，小儿子对象是通过拷贝大儿子产生的，其父亲都是同一个人，也就是同一个对象，大儿子修改了父亲名称，小儿子也就跟着修改了—于是，父亲的两个儿子都没了！其实要更正也很简单，clone方法的代码如下：

public Person clone(){
Person p = null;
try {
p = (Person) super.clone();
p.setFather(new Person(p.getFather().getName()));
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return p;
}

然后再运行，小儿子的父亲就不会是“干爹”了。如此就实现了对象的深拷贝（Deep Clone），保证拷贝出来的对象自成一体，不受“母体”的影响，和new生成的对象没有任何区别。

注意　浅拷贝只是Java提供的一种简单拷贝机制，不便于直接使用。