1.3 Java中clone方法的作用

由于指針的存在不僅會給開發(fā)人員帶來不便，同時也是造成程序不穩(wěn)定的根源之一，為了消除C/C++語言的這些缺點，Java語言取消了指針的概念，但這只是在Java語言中沒有明確提供指針的概念與用法，而實質上每個new語句返回的都是一個指針的引用，只不過在大部分情況下開發(fā)人員不需要關心如何去操作這個指針而已。

由于Java取消了指針的概念，所以開發(fā)人員在編程中往往忽略了對象和引用的區(qū)別。如下例所示：

上述代碼的輸出結果為：

上面兩個看似類似的方法卻有著不同的運行結果，主要原因是Java在處理基本數據類型（例如int、char、double等）的時候，都是采用按值傳遞（傳遞的是輸入參數的拷貝）的方式，除此之外的其他類型都是按引用傳遞（傳遞的是對象的一個引用）的方式執(zhí)行。對象除了在函數調用的時候是引用傳遞，在使用“=”賦值的時候也采用引用傳遞，示例代碼如下：

上述代碼的運行結果為：

在實際的編程中，經常會遇到從某個已有的對象A創(chuàng)建出另外一個與A具有相同狀態(tài)的對象B，并且對B的修改不會影響到A的狀態(tài)，例如Prototype（原型）模式中，就需要復制（clone）一個對象實例。在Java語言中，僅通過簡單的賦值操作顯然無法達到這個目的，而Java提供了一個簡單且有效的clone方法來滿足這個需求。

Java中所有的類默認都繼承自Object類，而Object類中提供了一個clone方法。這個方法的作用是返回一個Object對象的拷貝，這個拷貝函數返回的是一個新的對象而不是一個引用。那么怎樣使用這個方法呢？以下是使用clone方法的步驟：

1）實現clone的類首先需要繼承Cloneable接口。Cloneable接口實質上是一個標識接口，沒有任何接口方法。

2）在類中重寫Object類中的clone方法。

3）在clone方法中調用super.clone()。無論clone類的繼承結構是什么，super.clone()都會直接或間接調用java.lang.Object類的clone()方法。

4）把淺拷貝的引用指向原型對象新的克隆體。

對上面的例子引入clone方法如下：

程序運行結果為：

在C++語言中，當開發(fā)人員自定義拷貝構造函數的時候，會存在淺拷貝與深拷貝之分。Java在重載clone方法的時候也存在同樣的問題，當類中只有一些基本的數據類型的時候，采用上述方法就可以了，但是當類中包含了一些對象的時候，就需要用到深拷貝了，實現方法是對對象調用clone方法完成深拷貝后，接著對對象中的非基本類型的屬性也調用clone方法完成深拷貝。如下例所示：

運行結果為：

那么在編程的時候如何選擇使用哪種拷貝方式呢？首先，檢查類有無非基本類型（即對象）的數據成員。如果沒有，則返回super.clone()即可，如果有，則要確保類中包含的所有非基本類型的成員變量都實現了深拷貝。

引申：

（1）淺拷貝和深拷貝的區(qū)別

淺拷貝（Shallow Clone）：被復制對象的所有變量都含有與原來對象相同的值，而所有的對其他對象的引用仍然指向原來的對象。換言之，淺拷貝僅僅復制所考慮的對象，而不復制它所引用的對象。

深拷貝（Deep Clone）：被復制對象的所有變量都含有與原來對象相同的值，除去那些引用其他對象的變量。那些引用其他對象的變量將指向被復制的新對象，而不再是原有的那些被引用的對象。換言之，深拷貝把復制的對象所引用的對象都復制了一遍。

假如定義如下一個類：

圖1-1給出了對這個類的對象進行拷貝時，淺拷貝與深拷貝的區(qū)別。

從圖1-1可以看出，對于淺拷貝而言，新的對象中的變量i有單獨的存儲空間，但是對于s而言，只拷貝了它的引用，從而導致新對象與原來的對象中的s指向相同的字符串。而深拷貝則為s指向的字符串單獨分配了一塊存儲空間。

（2）clone()方法的保護機制

clone()方法的保護機制在Object中是被聲明為protected的。以User類為例，通過聲明為protected，就可以保證只有User類里面才能“克隆”User對象，原理可以參考前面關于public、protected、private的講解。