目錄
預備知識
為什么要clone
Object的clone以及為什么如此實現
如何clone
對clone的態度
其他的選擇
和Serializable的比較
性能
預備知識
為了理解java的clone，有必要先溫習以下的知識。
java的類型，java的類型分為兩大類，一類為primitive，如int，另一類為引用類型,如String,Object等等。
java引用類型的存儲，java的引用類型都是存儲在堆上的
public class B { int a; String b; public B(int a, String b) { super(); this.a = a; this.b = b; } }
對這樣一個引用類型的實例，我們可以推測，在堆上它的內存存儲形式（除去指向class的引用，鎖的管理等等內務事務所占內存），應該有一個int值表示a,以及一個引用，該引用指向b在堆上的存儲空間。 
為什么要clone 恩，因為需要。廢話。 有名的GoF設計模式里有一個模式為原型模式，用原型實例指定創建對象的種類,并且通過拷貝這些原型創建新的對象. 簡單的說就是clone一個對象實例。使得clone出來的copy和原有的對象一模一樣。 插一個簡單使用clone的例子，如果一個對象內部有可變對象實例的話，public API不應該直接返回該對象的引用，以防調用方的code改變該對象的內部狀態。這個時候可以返回該對象的clone。 問題來了，什么叫一模一樣。 一般來說，有 x.clone() != x x.clone().getClass() == x.getClass() x.clone().equals(x) 但是這些都不是強制的。 我們需要什么樣的clone就搞出什么樣的clone好了。 一般而言，我們要的clone應該是這樣的。copy和原型的內容一樣，但是又是彼此隔離的。即在clone之后，改變其中一個不影響另外一個。 Object的clone以及為什么如此實現 Object的clone的行為是最簡單的。以堆上的內存存儲解釋的話（不計內務內存），對一個對象a的clone就是在堆上分配一個和a在堆上所占存儲空間一樣大的一塊地方，然后把a的堆上內存的內容復制到這個新分配的內存空間上。 看例子。 class User { String name; int age; } class Account implements Cloneable { User user; long balance; @Override public Object clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); } } // user. User user = new User(); user.name = "user"; user.age = 20; // account. Account account = new Account(); account.user = user; account.balance = 10000; // copy. Account copy = (Account) account.clone(); // balance因為是primitive，所以copy和原型是相等且獨立的。 Assert.assertEquals(copy.balance, account.balance); copy.balance = 20000; // 改變copy不影響原型。 Assert.assertTrue(copy.balance != account.balance); // user因為是引用類型，所以copy和原型的引用是同一的。 Assert.assertTrue(copy.user == account.user); copy.user.name = "newName"; // 改變的是同一個東西。 Assert.assertEquals("newName", account.user.name);
恩，默認實現是幫了我們一些忙，但是不是全部。 primitive的確做到了相等且隔離。 引用類型僅僅是復制了一下引用，copy和原型引用的東西是一樣的。 這個就是所謂的淺copy了。 要實現深copy，即復制原型中對象的內存copy，而不僅僅是一個引用。只有自己動手了。 等等，是不是所有的引用類型都需要深copy呢？ 不是！ 我們之所以要深copy，是因為默認的實現提供的淺copy不是隔離的，換言之，改變copy的東西，會影響到原型的內部。比如例子中，改變copy的user的name，影響了原型。 如果我們要copy的類是不可變的呢，如String，沒有方法可以改變它的內部狀態呢。 class User implements Cloneable { String name; int age; @Override public Object clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); } } // user. User user = new User(); user.name = "user"; user.age = 20; // copy User copy = (User) user.clone(); // age因為是primitive，所以copy和原型是相等且獨立的。 Assert.assertEquals(copy.age, user.age); copy.age = 30; // 改變copy不影響原型。 Assert.assertTrue(copy.age != user.age); // name因為是引用類型，所以copy和原型的引用是同一的。 Assert.assertTrue(copy.name == user.name); // String為不可變類。沒有辦法可以通過對copy.name的字符串的操作改變這個字符串。 // 改變引用新的對象不會影響原型。 copy.name = "newname"; Assert.assertEquals("newname", copy.name); Assert.assertEquals("user", user.name);可見，在考慮clone時，primitive和不可變對象類型是可以同等對待的。 java為什么如此實現clone呢？ 也許有以下考慮。 1 效率和簡單性，簡單的copy一個對象在堆上的的內存比遍歷一個對象網然后內存深copy明顯效率高并且簡單。 2 不給別的類強加意義。如果A實現了Cloneable，同時有一個引用指向B，如果直接復制內存進行深copy的話，意味著B在意義上也是支持Clone的，但是這個是在使用B的A中做的，B甚至都不知道。破壞了B原有的接口。 3 有可能破壞語義。如果A實現了Cloneable，同時有一個引用指向B，該B實現為單例模式，如果直接復制內存進行深copy的話，破壞了B的單例模式。 4 方便且更靈活，如果A引用一個不可變對象，則內存deep copy是一種浪費。Shadow copy給了程序員更好的靈活性。 如何clone clone三部曲。 1 聲明實現Cloneable接口。 2 調用super.clone拿到一個對象，如果父類的clone實現沒有問題的話，在該對象的內存存儲中，所有父類定義的field都已經clone好了，該類中的primitive和不可變類型引用也克隆好了，可變類型引用都是淺copy。 3 把淺copy的引用指向原型對象新的克隆體。 給個例子。 class User implements Cloneable { String name; int age; @Override public User clone() throws CloneNotSupportedException { return (User) super.clone(); } } class Account implements Cloneable { User user; long balance; @Override public Account clone() throws CloneNotSupportedException { Account account = null; account = (Account) super.clone(); if (user != null) { account.user = user.clone(); } return account; } }
對clone的態度 clone嘛，我覺得是個好東西，畢竟系統默認實現已經幫我們做了很多事情了。 但是它也是有缺點的。 1 手工維護clone的調用鏈。這個問題不大，程序員有責任做好。 2 如果class的field是個final的可變類，就不行了。三部曲的第三步沒有辦法做了。 考慮一個類對clone的態度，有如下幾種。 1 公開支持：好吧，按照clone三部曲實現吧。前提是父類支持（公開或者默默）。 2 默默支持：不實現Cloneable接口，但是在類里面有正確的protected的clone實現，這樣，該類不支持clone，但是它的子類如果想支持的話也不妨礙。 3 不支持：好吧，為了明確該目的，提供一個拋CloneNotSupportedException 異常的protected的clone實現。 4 看情況支持：該類內部可以保存其他類的實例，如果其他類支持則該類支持，如果其他類不支持，該類沒有辦法，只有不支持。 其他的選擇 可以用原型構造函數，或者靜態copy方法來手工制作一個對象的copy。 好處是即使class的field為final，也不會影響該方法的使用。不好的地方是所有的primitive賦值都得自己維護。 和Serializable的比較 使用Serializable同樣可以做到對象的clone。但是： Cloneable本身就是為clone設計的，雖然有一些缺點，但是如果它可以clone的話無疑用它來做clone比較合適。如果不行的話用原型構造函數，或者靜態copy方法也可以。 Serializable制作clone的話，添加了太多其它的東西，增加了復雜性。 1 所有的相關的類都得支持Serializable。這個相比支持Cloneable只會工作量更大 2 Serializable添加了更多的意義，除了提供一個方法用Serializable制作Clone，該類等于也添加了其它的public API，如果一個類實現了Serializable，等于它的2進制形式就已經是其API的一部分了，不便于該類以后內部的改動。 3 當類用Serializable來實現clone時，用戶如果保存了一個老版本的對象2進制，該類升級，用戶用新版本的類反系列化該對象，再調用該對象用Serializable實現的clone。這里為了一個clone的方法又引入了類版本兼容性的問題。不劃算。 性能 不可否認，JVM越來越快了。 但是系統默認的native實現還是挺快的。 clone一個有100個元素的int數組，用系統默認的clone比靜態copy方法快2倍左右。