神奇，JAVA也可以克隆？

原文出处:http://www.javaresearch.org/article/showarticle.jsp?column=544&thread=36608

　　经常听到有人说java中没有指针。事实如此吗？no，java是有指针的，只不过换了个名字而已，也就是我们经常提到的引用。我们知道，在java中一切都是对象，那么我们如何操控对象？如何在成千上万的对象中找到我们所需的那个对象呢？又是如何让对象按照我们的意思来完成任务的呢？

　　Object o = new Object();

　　这是java中常见的语句了，在这句话中做了三件事。先声明一个Object类型的变量o，在内存中为对象划分一块地址new Object()，将声明的变量指向内存中的对象。如此一来，我们就可以通过o来操纵对象了。就好像孩子们玩的遥控飞机，在空中飞行的是飞机，而使它做出优美动作的却是孩子们手中的摇控器。

　　"克隆"是如今听到的较多的词汇，听说已经将某只羊克隆了好几份了。但愿这种技术不要在人身上实验。java中也有"克隆"，与现实世界的克隆一样，将一个实际存在的对象拷贝几份。如下：

//倒霉的羊

public class Sheep implements Cloneable{

private String name;

public void setName(String arg) {

name = arg;

}

public String getName() {

return name;

}

public Object clone() throws CloneNotSupportedException {

return super.clone();

}

}

//克隆

public class Main {

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {

Sheep sheep = new Sheep(); //先得到那只羊的实例

sheep.setName("我是真的"); //给它做个记号

System.out.println("sheep.getName() = " + sheep.getName());

Sheep sheepClone = (Sheep)sheep.clone(); //开始克隆

System.out.println("sheepClone.getName() = " + sheepClone.getName());

}

}

　　运行程序结果为：

　　sheep.getName() = 我是真的

　　sheepClone.getName() = 我是真的

两只羊是一模一样的（哪怕那只羊瘸腿）。让我们来看看代码。先要注意的是Sheep类实现了Cloneable接口（该接口属于java.lang包，默认已经导入了），该接口中并没有定义要实现的方法，是个空接口，起标志作用。也就是说，实现了这个接口的羊就不再是只普通的羊，它是一只可以被克隆的羊。再往下看，有个clone方法，返回Object类型的对象，并抛出CloneNotSupportedException异常。

　　该方法覆写了父类(Object)的clone方法，并在后调用了super.clone()，这也意味着无论clone类继承结构是什么样的，super.clone()都会直接或间接调用Object类的clone()方法。看看jdk帮助文档会发现，Object类的clone()是一个native方法，我们知道，native方法的效率一般来说都是远高于java中的非native方法。这也说明了new一个对象，然后将原对象中的数据导入到新创建的对象中去的做法是多么愚蠢。必须说明的是Object中的clone方法是protected的，所以要使用clone就必须继承Object类（默认）。并且为了可以使其它类调用该方法，必须将其作用域设置为public。

　　以上只是一个简单clone的实现。下面说说"影子clone"和"深度clone"。

　　何为影子clone？先看一下例子。

//倒霉的羊

public class Sheep implements Cloneable{

private String name;

public void setName(String arg) {

name = arg;

}

public String getName() {

return name;

}

public Object clone() throws CloneNotSupportedException {

return super.clone();

}

}

//羊圈

public class Sheepfold implements Cloneable {

public Sheep sheep;

public String name;

public Sheepfold() {

sheep = new Sheep();

}

public Object clone() throws CloneNotSupportedException {

return super.clone();

}

}

//克隆

public class Main {

public static void main(String[] args) throws Exception {

Sheepfold fold = new Sheepfold();

fold.name = "小羊圈";

fold.sheep.setName("小羊");

Sheepfold fold2 = (Sheepfold)fold.clone();

System.out.println(" fold2.name = " + fold2.name);

System.out.println(" fold2.sheep.getName() = " + fold2.sheep.getName());

fold2.name = "大羊圈";

fold2.sheep.setName("大羊");

System.out.println("=====================================");

System.out.println(" fold2.name = " + fold2.name);

System.out.println("* fold2.sheep.getName() = " + fold2.sheep.getName());

System.out.println(" fold.name = " + fold.name);

System.out.println("* fold.sheep.getName() = " + fold.sheep.getName());

System.out.println("=====================================");

}

}

在这个例子中有三个类，Sheep和Sheepflod都实现了Cloneable接口，并且覆写了Object类的clone方法，说明这两个类是具有克隆能力的。注意一点，在Sheepflod中持有一个Sheep的实例，并在Main类中对其进行克隆，结果如下：

fold2.name = 小羊圈

fold2.sheep.getName() = 小羊

=======================

fold2.name = 大羊圈

* fold2.sheep.getName() = 大羊

fold.name = 小羊圈

* fold.sheep.getName() = 大羊

======================

　　请注意一下结果中带有"*"号的两条结果语句。fold2.sheep和fold.sheep的name都变为了"大羊"，很奇怪是吗？在此之前，我们只对fold2.sheep的name赋过值。为什么fold.sheep的name也变为了"大羊"呢？原因很简单，因为它们是指向同一个对象的不同引用。从中可以看出，调用Object类中clone()方法时，先在内存中划分一块同原对象相同的空间，然后将原对象的内容原样拷贝至新对象。

　　我们知道，java中有基本数据类型，对于基本数据类型，这样的操作是没有问题的，但对非基本类型变量，它们保存的是对象的引用，这也是为什么clone后非基本类型变量和原对象中的变量指向同一个对象的原因。可能你已经注意到，程序中用到了String类型，即对象，为什么没有出现引用指向同一地址的情况？

　　这是因为String是一个不可更改的类（immutable class），每次给它赋值时，都会产生一个新的String对象。如String str = "a"; str += "b";在这两句代码中，当执行str += "b"时，实际上是重新成生了一个值为"ab"的String对象，即重新分配了一块内存空间。以上clone方法通常被称为"影子clone"。"影子clone"给我们留下了一个问题，即多个引用指向同一个对象。如何解决该问题呢？答案为"深度clone"。把上面的例子改成深度clone很简单，只需将Sheepfold的clone()方法改为如下即可：

public Object clone() throws CloneNotSupportedException {

Sheepfold fold = (Sheepfold)super.clone();

sheep = (Sheep)fold.sheep.clone();

return fold;

}

　　至此，clone就基本完成了。当然，在实际使用过程中需要注意一些问题，比如StringBuffer不可以直接clone（当然，也有解决办法）等等。

　　文完！