前言

深拷贝与浅拷贝的问题，也是面试中的常客。虽然大家都知道两者表现形式不同点在哪里，但是很少去深究其底层原理，也不知道怎么才能优雅的实现一个深拷贝。

其实工作中也常常需要实现深拷贝，今天就带大家一块深入剖析一下深拷贝与浅拷贝的实现原理，并手把手教你怎么优雅的实现深拷贝。

1. 什么是深拷贝与浅拷贝

浅拷贝： 只拷贝栈内存中的数据，不拷贝堆内存中数据。
深拷贝： 既拷贝栈内存中的数据，又拷贝堆内存中的数据。

2. 浅拷贝的实现原理

由于浅拷贝只拷贝了栈内存中数据，栈内存中存储的都是基本数据类型，堆内存中存储了数组、引用数据类型等。

使用代码验证一下：
想要实现clone功能，需要实现 Cloneable 接口，并重写 clone 方法。

1. 先创建一个用户类

// 用户的实体类，用作验证

public class User implements Cloneable {private String name;// 每个用户都有一个工作private Job job;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public Job getJob() {return job;}public void setJob(Job job) {this.job = job;}@Overridepublic User clone() throws CloneNotSupportedException {User user = (User) super.clone();return user;}
}

2. 再创建一个工作类

// 工作的实体类，并没有实现Cloneable接口
public class Job {private String content;public String getContent() {return content;}public void setContent(String content) {this.content = content;}
}

3. 测试浅拷贝

/* @author * @apiNote Java浅拷贝示例/
public class Demo {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {// 1. 创建用户对象，{"name":"demo","job":{"content":"开发"}}User user1 = new User();user1.setName("demo");Job job1 = new Job();job1.setContent("开发");user1.setJob(job1);// 2. 拷贝用户对象，name修改为"张三"，工作内容修改"测试"User user2 = user1.clone();user2.setName("张三");Job job2 = user2.getJob();job2.setContent("测试");// 3. 输出结果System.out.println("user原对象= " + user1);System.out.println("user拷贝对象= " + user2);}}

输出结果：

user原对象= {"name":"demo","job":{"content":"测试"}}
user拷贝对象= {"name":"张三","job":{"content":"测试"}}

从结果中可以看出，对象拷贝把name修改为”张三“，原对象并没有变，name是String类型，是基本数据类型，存储在栈内存中。对象拷贝了一份新的栈内存数据，修改并不会影响原对象。

然后对象拷贝把Job中content修改为”测试“，原对象也跟着变了，原因是Job是引用类型，存储在堆内存中。对象拷贝和原对象指向的同一个堆内存的地址，所以修改会影响到原对象。

3. 深拷贝的实现原理

深拷贝是既拷贝栈内存中的数据，又拷贝堆内存中的数据。

实现深拷贝有很多种方法，下面就详细讲解一下，看使用哪种方式更方便快捷。

3.1 实现Cloneable接口

通过实现Cloneable接口来实现深拷贝是最常见的。

想要实现clone功能，需要实现Cloneable接口，并重写clone方法。

1. 先创建一个用户类

// 用户的实体类，用作验证
public class User implements Cloneable {private String name;// 每个用户都有一个工作private Job job;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public Job getJob() {return job;}public void setJob(Job job) {this.job = job;}@Overridepublic User clone() throws CloneNotSupportedException {User user = (User) super.clone();// User对象中所有引用类型属性都要执行clone方法user.setJob(user.getJob().clone());return user;}
}

2. 再创建一个工作类

// 工作的实体类，需要实现Cloneable接口
public class Job implements Cloneable {private String content;public String getContent() {return content;}public void setContent(String content) {this.content = content;}@Overrideprotected Job clone() throws CloneNotSupportedException {return (Job) super.clone();}
}

3. 测试浅拷贝

/* @author * @apiNote Java深拷贝示例/
public class Demo {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {// 1. 创建用户对象，{"name":"demo","job":{"content":"开发"}}User user1 = new User();user1.setName("demo");Job job1 = new Job();job1.setContent("开发");user1.setJob(job1);// 2. 拷贝用户对象，name修改为"张三"，工作内容修改"测试"User user2 = user1.clone();user2.setName("张三");Job job2 = user2.getJob();job2.setContent("测试");// 3. 输出结果System.out.println("user原对象= " + user1);System.out.println("user拷贝对象= " + user2);}}

输出结果：

user原对象= {"name":"demo","job":{"content":"开发"}}
user拷贝对象= {"name":"张三","job":{"content":"测试"}}

从结果中可以看出，user拷贝对象修改了name属性和Job对象中内容，都没有影响到原对象，实现了深拷贝。

通过实现Cloneable接口的方式来实现深拷贝，是Java中最常见的实现方式。

缺点是： 比较麻烦，需要所有实体类都实现Cloneable接口，并重写clone方法。如果实体类中新增了一个引用对象类型的属性，还需要添加到clone方法中。如果继任者忘了修改clone方法，相当于挖了一个坑。

3.2 使用JSON字符串转换

实现方式就是：

1. 先把user对象转换成json字符串
2. 再把json字符串转换成user对象

这是个偏方，但是偏方治大病，使用起来非常方便，一行代码即可实现。
下面使用fastjson实现，使用Gson、Jackson也是一样的：

import com.alibaba.fastjson.JSON;/* @author * @apiNote Java深拷贝示例/
public class Demo {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {// 1. 创建用户对象，{"name":"demo","job":{"content":"开发"}}User user1 = new User();user1.setName("demo");Job job1 = new Job();job1.setContent("开发");user1.setJob(job1); 2. 拷贝用户对象，name修改为"张三"，工作内容修改"测试"User user2 = JSON.parseObject(JSON.toJSONString(user1), User.class);user2.setName("张三");Job job2 = user2.getJob();job2.setContent("测试");// 3. 输出结果System.out.println("user原对象= " + JSON.toJSONString(user1));System.out.println("user拷贝对象= " + JSON.toJSONString(user2));}}

输出结果：

user原对象= {"name":"demo","job":{"content":"开发"}}
user拷贝对象= {"name":"张三","job":{"content":"测试"}}

从结果中可以看出，user拷贝对象修改了name属性和Job对象中内容，并没有影响到原对象，实现了深拷贝。

3.3 集合实现深拷贝

再说一下Java集合怎么实现深拷贝？

其实非常简单，只需要初始化新对象的时候，把原对象传入到新对象的构造方法中即可。

以最常用的ArrayList为例：

/* @author * @apiNote Java深拷贝示例/
public class Demo {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {// 1. 创建原对象List<User> userList = new ArrayList<>();// 2. 创建深拷贝对象List<User> userCopyList = new ArrayList<>(userList);}}

总结

本文介绍了什么是浅拷贝和深拷贝，以及其实现原理希望对你有帮助，欢迎评论区互动留言。