原型设计模式关键字Cloneable

Java中要想自定义类的对象可以被复制，自定义类就必须实现Cloneable中的clone()方法，如下：

   https://github.com/yzmaodeng/java-keypointknowledge/commit/45e9136a51912dfd62b9d89ff95cc470ef132abe

   浅clone 
 

实现Cloneable接口的类都具备被拷贝的能力，拷贝在内存中进行，比new生成对象性能明显提升；
clone方法是Object类的protected方法，也就是在用户编写的代码中不能直接调用。为此必须重写定义clone方法，并声明为public,
Cloneable接口的出现与接口正常使用没有关系，是一个空接口，它只是一个标记表示一个对象需要克隆，如果一个对象需要克隆，而没有实现Cloneable接口，就会产生一个CloneNotSupportedException异常
Clone()方法存在与Object对象中，但是其不会将对象的全部属性都拷贝，而是有选择的拷贝
1. 基本类型：
1. 对象：如果变量是一个实例对象，只拷贝地址引用；
2. String字符串：拷贝地址引用，但是修改时，会从字符串池中重新生成新的字符串，原来的保持不变；

对于Clone实现对象的拷贝：需要新建大量的对象，工程量大可以使用序列化来实现对象的拷贝

 
package com.zl.se; 
  
public class ShadowStudent implements Cloneable { 
  
       private String name; 
  
  private int age; 
  
  private ShadowProfessor shadowProfessor; 
  
  public String getName() { 
  
      return name; 
  
  } 
  
  public void setName(String name) { 
  
      this.name = name; 
  
  } 
  
  public int getAge() { 
  
      return age; 
  
  } 
  
  public void setAge(int age) { 
  
      this.age = age; 
  
  } 
  
  public ShadowProfessor getProfessor() { 
  
      return shadowProfessor; 
  
  } 
  
  public void setProfessor(ShadowProfessor shadowProfessor) { 
  
      this.shadowProfessor = shadowProfessor; 
  
  } 
  
  @Override 
  
  public String toString() { 
  
      return "shadowStudent [name=" + name + ", age=" + age + ", shadowProfessor=" 
  
              + shadowProfessor + "]"; 
  
  } 
  
  public Object clone() throws CloneNotSupportedException{ 
  
      return super.clone(); 
  
  } 
  
}

其中，Professor类同样为自定义类：

package com.zl.se;

public class ShadowProfessor {

private String name;

private int age;

public String getName() {
return name;
}

public void setName(String name) {
this.name = name;
}

public int getAge() {
return age;
}

public void setAge(int age) {
this.age = age;
}

@Override
public String toString() {
return "ShadowProfessor [name=" + name + ", age=" + age + "]";
}

} 复制代码

然而，当自定义类的字段的类型不是基本数据类型时，上面实现了clone()方法会导致问题，不信看下面的代码：

【程序实例1】

 1 public class ShadowCopy {
 2 
 3     public static void main(String[] args) {
 4     		//引用类型发生变化
//		ShadowProfessor p1 = new ShadowProfessor();
//		p1.setName("Professor Zhang");
//		p1.setAge(30);
//
//		ShadowStudent s1 = new ShadowStudent();
//		s1.setName("xiao ming");
//		s1.setAge(18);
//		s1.setProfessor(p1);
//
//		System.out.println(s1);
//
//		try {
//			ShadowStudent s2 = (ShadowStudent) s1.clone();
//			ShadowProfessor p2 = s2.getProfessor();
//			p2.setName("Professor Li");
//			p2.setAge(45);
//			s2.setProfessor(p2);
//			System.out.println("复制后的：s1 = " + s1);
//			System.out.println("复制后的：s2 = " + s2);
//		} catch (CloneNotSupportedException e) {
//			e.printStackTrace();
//		}
		

26 
27     }
28 
29 }

【运行结果1】

//shadowStudent [name=xiao ming, age=18, shadowProfessor=ShadowProfessor [name=Professor Zhang, age=30]]
//复制后的：s1 = shadowStudent [name=xiao ming, age=18, shadowProfessor=ShadowProfessor [name=Professor Li, age=45]]
//复制后的：s2 = shadowStudent [name=xiao ming, age=18, shadowProfessor=ShadowProfessor [name=Professor Li, age=45]]

【结果分析】

学生s1的导师为30岁的Professor Zhang，恰好学生s2与学生s1同名同岁，但是s2的导师为45岁的Professor Li，于是我们顺理成章地复制复制s1并复制给s2，再修改下s2的导师的信息。可是，问题出现了，当我们修改了s2的导师后，s2的信息是对了，但是s1的导师信息也跟着修改了，这可不是我们期望的。

【问题分析】

程序实例1中的问题出在哪儿呢？我们已经对Student类实现了clone()方法，怎么还是出问题了呢？我们在看下面的代码：

【程序实例2】

 1 public class ShadowCopy {
 2 
 3     public static void main(String[] args) {
		//基本类型不变
//		ShadowProfessor p1 = new ShadowProfessor();
//		p1.setName("Professor Zhang");
//		p1.setAge(30);
//
//		ShadowStudent s1 = new ShadowStudent();
//		s1.setName("xiao ming");
//		s1.setAge(18);
//		s1.setProfessor(p1);
//
//		System.out.println(s1);
//
//		try {
//			ShadowStudent s2 = (ShadowStudent) s1.clone();
//			ShadowProfessor p2 = s2.getProfessor();
//			 s2.setName("xiao hong");
//			 s2.setAge(17);
//			p2.setName("Professor Li");
//			p2.setAge(45);
//			s2.setProfessor(p2);
//			System.out.println("复制后的：s1 = " + s1);
//			System.out.println("复制后的：s2 = " + s2);
//		} catch (CloneNotSupportedException e) {
//			e.printStackTrace();
//		}
28 
29     }
30 
31 }

【运行结果】

//shadowStudent [name=xiao ming, age=18, shadowProfessor=ShadowProfessor [name=Professor Zhang, age=30]]
//复制后的：s1 = shadowStudent [name=xiao ming, age=18, shadowProfessor=ShadowProfessor [name=Professor Li, age=45]]
//复制后的：s2 = shadowStudent [name=xiao hong, age=17, shadowProfessor=ShadowProfessor [name=Professor Li, age=45]]
//结论 :如果想要clone()得到的新对象的修改不会影响被复制的对象的字段时，我们就需要实现深复制（deep copy）

【结果分析】

这次，我们在clone后，又修改了s2的name和age，从结果可以看出，s1的name和age并没有因为s2的修改而改变。

结合程序实例1和程序实例2，我们发现Student的字段如果不是一个引用时，修改clone()得到对象的该字段(name, age)时并不会影响原来的对象，但是当字段为一个引用时，修改clone()得到对象的该字段(professor)时并会影响原来的对象。上面实现的clone()方法为浅复制（shadow copy）。

如果想要clone()得到的新对象的修改不会影响被复制的对象的字段时，我们就需要实现深复制（deep copy），代码修改如下：

    public class DeepProfessor implements Cloneable { 
   
     private String name; 
   
       private int age; 
   
       public String getName() { 
   
           return name; 
   
       } 
   
       public void setName(String name) { 
   
           this.name = name; 
   
       } 
   
       public int getAge() { 
   
           return age; 
   
       } 
   
       public void setAge(int age) { 
   
           this.age = age; 
   
       } 
   
       @Override 
   
       public String toString() { 
   
           return "Professor [name=" + name + ", age=" + age + "]"; 
   
       } 
   
       public Object clone() throws CloneNotSupportedException{ 
   
           return super.clone(); 
   
       } 
   
}

public class DeepStudent  implements Cloneable{
private String name;
    
    private int age;
    
    private DeepProfessor professor;


    public String getName() {
        return name;
    }


    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }


    public int getAge() {
        return age;
    }


    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }


    public DeepProfessor getProfessor() {
        return professor;
    }


    public void setProfessor(DeepProfessor professor) {
        this.professor = professor;
    }


    @Override
    public String toString() {
        return "Student [name=" + name + ", age=" + age + ", professor="
                + professor + "]";
    }
    
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException{
    	DeepStudent newStudent = (DeepStudent) super.clone();
        newStudent.professor = (DeepProfessor) professor.clone();
        return newStudent;
    }


}

再次运行【程序实例2】得到的结果为：

//Student [name=xiao ming, age=18, professor=Professor [name=Professor Zhang, age=30]]
//复制后的：s1 = Student [name=xiao ming, age=18, professor=Professor [name=Professor Zhang, age=30]]
//复制后的：s2 = Student [name=xiao hong, age=17, professor=Professor [name=Professor Li, age=45]]

可以看到：修改clone()得到的s2的任何字段都不会影响s1的字段，这也就是深复制的作用。

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