深浅克隆面试题汇总——附详细答案
在开始学习深克隆和浅克隆之前，我们先来看下面代码，有什么问题？
class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
// 等号赋值（ 基本类型）
int number = 6;
int number2 = number;
// 修改 number2 的值
number2 = 9;
System.out.println("number：" + number);
System.out.println("number2：" + number2);
// 等号赋值（对象）
Dog dog = new Dog();
dog.name = "旺财";
dog.age = 5;
Dog dog2 = dog;
// 修改 dog2 的值
dog2.name = "大黄";
dog2.age = 3;
System.out.println(dog.name + "，" + dog.age + "岁");
System.out.println(dog2.name + "，" + dog2.age + "岁");
}
}程序执行结果：
number：6
number2：9
大黄，3岁
大黄，3岁可以看出，如果使用等号复制时，对于值类型来说，彼此之间的修改操作是相对独立的，而对于引用类型来说，因为复制的是引用对象的内存地址，所以修改其中一个值，另一个值也会跟着变化，原理如下图所示：
因此为了防止这种问题的发生，就要使用对象克隆来解决引用类型复制的问题。
一、浅克隆
浅克隆的默认实现方法是 clone()，实现代码如下：
class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Dog dog = new Dog();
dog.name = "旺财";
dog.age = 5;
// 克隆
Dog dog3 = (Dog) dog.clone();
dog3.name = "小白";
dog3.age = 2;
System.out.println(dog.name + "，" + dog.age + "岁");
System.out.println(dog3.name + "，" + dog3.age + "岁");
}
}
class Dog implements Cloneable {
public String name;
public int age;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}程序执行结果：
旺财，5岁
小白，2岁可以看出使用克隆就可以解决引用类型复制的问题了，原理如下图所示：
以上这种复制方式叫做浅克隆。
浅克隆的实现条件：需要克隆的对象必须实现 Cloneable 接口，并重写 clone() 方法，即可实现对此对象的克隆。
然而使用浅克隆也会存在一个问题，请参考以下代码。
class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
DogChild dogChild = new DogChild();
dogChild.name = "二狗";
Dog dog4 = new Dog();
dog4.name = "大黄";
dog4.dogChild = dogChild;
Dog dog5 = (Dog) dog4.clone();
dog5.name = "旺财";
dog5.dogChild.name = "狗二";
System.out.println("dog name 4："+dog4.name);
System.out.println("dog name 5："+dog5.name);
System.out.println("dog child name 4："+dog4.dogChild.name);
System.out.println("dog child name 5："+dog5.dogChild.name);
}
}
class Dog implements Cloneable {
public String name;
public DogChild dogChild;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
class DogChild {
public String name;
}程序执行结果：
dog name 4：大黄
dog name 5：旺财
dog child name 4：狗二
dog child name 5：狗二也就是说浅克隆，只会复制对象的值类型，而不会复制对象的引用类型。原因如下图所示：
要处理引用类型不被复制的问题，就要使用到深克隆。
二、深克隆
定义：深克隆就是复制整个对象信息，包含值类型和引用类型。
深克隆的实现方式通常包含以下两种。
- 序列化实现深克隆：先将原对象序列化到内存的字节流中，再从字节流中反序列化出刚刚存储的对象，这个新对象和原对象就不存在任何地址上的共享，这样就实现了深克隆。
- 所有引用类型都实现克隆：要复制对象的所有引用类型都要实现克隆，所有对象都是复制的新对象，从而实现了深克隆。
深克隆实现方式一：序列化
实现思路：先将要拷贝对象写入到内存中的字节流中，然后再从这个字节流中读出刚刚存储的信息，作为一个新对象返回，那么这个新对象和原对象就不存在任何地址上的共享，自然实现了深拷贝。请参考以下代码：
class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
BirdChild birdChild = new BirdChild();
birdChild.name = "小小鸟";
Bird bird = new Bird();
bird.name = "小鸟";
bird.birdChild = birdChild;
// 使用序列化克隆对象
Bird bird2 = CloneUtils.clone(bird);
bird2.name = "黄雀";
bird2.birdChild.name = "小黄雀";
System.out.println("bird name:" + bird.name);
System.out.println("bird child name:" + bird.birdChild.name);
System.out.println("bird name 2:" + bird2.name);
System.out.println("bird child name 2:" + bird2.birdChild.name);
}
}
class CloneUtils {
public static <T extends Serializable> T clone(T obj) {
T cloneObj = null;
try {
//写入字节流
ByteArrayOutputStream bo = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bo);
oos.writeObject(obj);
oos.close();
//分配内存,写入原始对象,生成新对象
ByteArrayInputStream bi = new ByteArrayInputStream(bo.toByteArray());//获取上面的输出字节流
ObjectInputStream oi = new ObjectInputStream(bi);
//返回生成的新对象
cloneObj = (T) oi.readObject();
oi.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return cloneObj;
}
}程序执行结果：
bird name:小鸟
bird child name:小小鸟
bird name 2:黄雀
bird child name 2:小黄雀深克隆实现方式二：所有引用类型都实现克隆
class SerializableTest {
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
ParrotChild parrotChild = new ParrotChild();
parrotChild.name = "小鹦鹉";
Parrot parrot = new Parrot();
parrot.name = "大鹦鹉";
parrot.parrotChild = parrotChild;
// 克隆
Parrot parrot2 = (Parrot) parrot.clone();
parrot2.name = "老鹦鹉";
parrot2.parrotChild.name = "少鹦鹉";
System.out.println("parrot name:" + parrot.name);
System.out.println("parrot child name:" + parrot.parrotChild.name);
System.out.println("parrot name 2:" + parrot2.name);
System.out.println("parrot child name 2:" + parrot2.parrotChild.name);
}
}
class Parrot implements Cloneable {
public String name;
public ParrotChild parrotChild;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Parrot bird = (Parrot) super.clone();
bird.parrotChild = (ParrotChild) parrotChild.clone();
return bird;
}
}
class ParrotChild implements Cloneable {
public String name;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}程序执行结果：
parrot name:大鹦鹉
parrot child name:小鹦鹉
parrot name 2:老鹦鹉
parrot child name 2:少鹦鹉三、克隆相关面试题
1.使用克隆有什么好处？
答：好处包含以下几点：
- 使用方便：假如要复制一个对象，但这个对象中的部分属性已经被修改过了，如果不使用克隆的话，需要给属性手动赋值，相比克隆而已麻烦很多；
- 性能高：查看 clone 方法可以知道，它是 native 方法，native 方法是原生函数，使用操作系统底层的语言实现的，因此执行效率更高；
- 隔离性：克隆可以确保对象操作时相互隔离。
clone() 源代码，如下图：
2.浅克隆和深克隆有什么区别？
答：区别主要在对引用类型的复制上，具体信息如下：
- 浅克隆：只会复制对象的值类型，而不会复制对象的引用类型；
- 深克隆：复制整个对象，包含值类型和引用类型。
3.如何实现浅克隆？
答：克隆的对象实现 Cloneable 接口，并重写 clone() 方法就可以实现浅克隆了。
4.以下代码执行的结果是？
import java.util.Arrays;
class CloneTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
CloneObj cloneObj = new CloneObj();
cloneObj.name = "老王";
cloneObj.age = 30;
cloneObj.sistersAge = new int[]{18, 19};
CloneObj cloneObj2 = (CloneObj) cloneObj.clone();
cloneObj2.name = "磊哥";
cloneObj2.age = 33;
cloneObj2.sistersAge[0] = 20;
System.out.println(cloneObj.name + "|" + cloneObj2.name);
System.out.println(cloneObj.age + "|" + cloneObj2.age);
System.out.println(Arrays.toString(cloneObj.sistersAge) + "|" + Arrays.toString(cloneObj2.sistersAge));
}
}
class CloneObj implements Cloneable {
public String name;
public int age;
public int[] sistersAge;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}答：执行结果如下。
老王|磊哥
30|33
[20, 19]|[20, 19]5.深克隆如何实现？有几种实现方式？
答：一般实现方式有以下两种：
- 通过序列化实现深克隆（序列化实现方式：Java 原生序列化、JSON 序列化、Hessian 序列化）；
- 所有引用类型都实现克隆，从而实现深克隆。
6.为什么不能直接使用 Object 的 Clone 方法，还要重写 clone() 方法之后才能实现克隆？
答：虽然所有类都是 Object 的子类，但因为 Object 中的 clone() 方法被声明为 protected 访问级别，所以非 java.lang 包下的其他类是不能直接使用的。因此要想实现克隆功能，就必须实现 Cloneable，并重写 clone() 方法才行。
7.序列化可不可以实现深克隆？实现的原理是什么？
答：先将原对象序列化到内存的字节流中，再从字节流中反序列化出刚刚存储的对象，这个新对象和原对象就不存在任何地址上的共享，这样就实现了深克隆。
四、总结
调用 Object 类中的 clone() 方法默认是浅克隆，浅克隆只能复制值类型，不能复制引用类型，因此更多的场景下我们需要深克隆，深克隆通常的实现方式有两种：序列化方式或把所有的引用类型都实现克隆。
特别说明：本文来自《Java面试题全解析》
