[Java实战履历]对象拷贝

首先，对于不可变的类，我们不应该实现Cloneable接口，因为不可变类不需要拷贝，直接引用即可，实现Cloneable接口只会造成浪费。
对于Java可变类来说，拷贝分为浅拷贝与深拷贝。

• 浅拷贝（Shallow Copy）
  只复制第一层，嵌套对象共享引用，适合简单场景。常见的Object.clone()方法就是浅拷贝。
  
• 深拷贝（Deep Copy）
  递归复制所有层，完全独立，适合复杂数据。一般需要手动实现或使用第三方依赖。
  

谨慎重写clone方法

Cloneable是一个标记接口（marker interface），没有方法声明。clone方法定义在Object类中，且是protected，需要子类显式重写为public。
Object.clone()默认实验浅拷贝，不实用于需要深拷贝的场景。如果重写clone()来支持深拷贝会怎么样呢？会不会有标题？
重写clone()支持深拷贝带来的标题

• 代码复杂，维护成本高
  必须确保嵌套对象和对象的元素支持clone，需要递归处理所有字段。
  嵌套多层时逐层克隆容易出错且难以维护、耦合高。
  
• 不可变字段
  final字段无法在clone中赋值，限制使用场景。
  
• 异常处理复杂
  需要处理CloneNotSupportedException 异常，必须try-catch。
  

1. // 需要捕获异常或抛出
2. try {
3.     Person cloned = (Person) original.clone();
4. } catch (CloneNotSupportedException e) {
5.     e.printStackTrace();
6. }

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如果一个类实现了 Cloneable 接口，那么 Object 的 clone 方法将返回该对象的逐个属性（field-by-field）拷贝，属性中包含对象（嵌套对象）也需要实现Cloneable接口，否则会抛出 CloneNotSupportedException 异常。
因此，固然可以重写clone()来支持深拷贝，但是并不发起如许做。
合适的深拷贝

• 手动递归+clone()方法
  递归调用clone方法()，可以结合Stream API。如常见的List深拷贝，借助主流工具包Google Guava 的 Lists.newArrayList()然后clone()：
  

1. // 使用 Guava 和手动 clone
2. List<Person> deepCopy = Lists.newArrayList(
3.     originalList.stream()
4.                 .map(p -> (Person) p.clone()) // 假设 Person 实现 Cloneable
5.                 .toList()
6. );

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• 使用构造函数拷贝
  《Effective Java》保举的方式。通过构造函数创建新对象，递归复制字段。
  如许可以支持final字段，逻辑清楚，易于维护和扩展。但是需要为每个类编写拷贝逻辑。
  
• 使用序列化方式
  通过序列化（如ObjectOutputStream）将对象转为字节省，再反序列化生成副本。
  这种方式性能开销大，且需要对象类实现Serializable。
  可以自己实现，也可以使用第三方的。
  如Apache Commons Lang 的 SerializationUtils
  

1. import org.apache.commons.lang3.SerializationUtils;
3. // 使用 Apache Commons 的 SerializationUtils
4. List<Person> deepCopy = SerializationUtils.clone(originalList);

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Jackson实现了不需要实现Serializable接口的方式，使用JSON序列化，性能较低

1. import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
3. ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
4. List<Person> deepCopy = objectMapper.readValue(
5.     objectMapper.writeValueAsString(originalList),
6.     new TypeReference<List<Person>>() {}
7. );

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• 简单场景：构造函数方式，代码简洁。
  
• 高性能需求：手动实现 Cloneable 接口，控制深拷贝逻辑。
  
• 复杂嵌套对象：序列化方法+第三方工具（如 SerializationUtils 或 Jackson），主动处理嵌套对象。
  

《Effective Java》一书中提到：
   如果你继承一个已经实现了 Cloneable 接口的类，你别无选择，只能实现一个行为良好的 clone 方法。 否则，通常你最好提供另一种对象复制方法。 对象复制更好的方法是提供一个复制构造方法或复制工厂。
  即，保举使用构造方法大概复制工厂。

1. // Copy constructor
2. public Yum(Yum yum){...};
4. // Copy factory
5. public static Yum newInstance(Yum yum){...};

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这两种方式更为灵活、不受接口实现、范例、final的限制。
另外附一段构造函数+序列化例子

2. import java.io.*;
3. import java.util.ArrayList;
4. import java.util.Arrays;
5. import java.util.List;
7. // 嵌套对象类
8. class InnerObject implements Serializable {
9.     private int value;
11.     public InnerObject(int value) {
12.         this.value = value;
13.     }
15.     public int getValue() {
16.         return value;
17.     }
19.     public void setValue(int value) {
20.         this.value = value;
21.     }
23.     // 拷贝构造函数
24.     public InnerObject(InnerObject other) {
25.         this.value = other.value;
26.     }
27. }
29. // 外层对象类
30. class OuterObject implements Serializable {
31.     private int number;
32.     private InnerObject inner;
33.     private List<Integer> numbers;
35.     public OuterObject(int number, InnerObject inner, List<Integer> numbers) {
36.         this.number = number;
37.         this.inner = inner;
38.         this.numbers = numbers;
39.     }
41.     public int getNumber() {
42.         return number;
43.     }
45.     public void setNumber(int number) {
46.         this.number = number;
47.     }
49.     public InnerObject getInner() {
50.         return inner;
51.     }
53.     public List<Integer> getNumbers() {
54.         return numbers;
55.     }
57.     // 拷贝构造函数（深拷贝）
58.     public OuterObject(OuterObject other) {
59.         this.number = other.number;
60.         this.inner = new InnerObject(other.inner); // 深拷贝嵌套对象
61.         this.numbers = new ArrayList<>(other.numbers); // 深拷贝集合
62.     }
64.     // 序列化实现深拷贝
65.     public OuterObject deepCopyViaSerialization() {
66.         try {
67.             // 序列化
68.             ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
69.             ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
70.             oos.writeObject(this);
72.             // 反序列化
73.             ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
74.             ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
75.             return (OuterObject) ois.readObject();
76.         } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
77.             throw new RuntimeException("Deep copy failed", e);
78.         }
79.     }
80. }
82. public class DeepCopyExample {
83.     public static void main(String[] args) {
84.         // 创建原始对象
85.         InnerObject inner = new InnerObject(10);
86.         List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3));
87.         OuterObject original = new OuterObject(100, inner, numbers);
89.         // 拷贝构造函数深拷贝
90.         OuterObject copyConstructor = new OuterObject(original);
92.         // 序列化深拷贝
93.         OuterObject copySerialized = original.deepCopyViaSerialization();
95.         // 修改副本
96.         copyConstructor.setNumber(888);
97.         copyConstructor.getInner().setValue(444);
98.         copyConstructor.getNumbers().set(0, 999);
100.         copySerialized.setNumber(777);
101.         copySerialized.getInner().setValue(333);
102.         copySerialized.getNumbers().set(0, 666);
104.         // 输出结果
105.         System.out.println("原始对象: number=" + original.getNumber() +
106.                 ", inner.value=" + original.getInner().getValue() +
107.                 ", numbers=" + original.getNumbers());
108.         System.out.println("拷贝构造: number=" + copyConstructor.getNumber() +
109.                 ", inner.value=" + copyConstructor.getInner().getValue() +
110.                 ", numbers=" + copyConstructor.getNumbers());
111.         System.out.println("序列化拷贝: number=" + copySerialized.getNumber() +
112.                 ", inner.value=" + copySerialized.getInner().getValue() +
113.                 ", numbers=" + copySerialized.getNumbers());
114.     }
115. }

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