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简单聊聊对象浅拷贝和深拷贝，真不简单！

2023-05-17    Java极客技术
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一、摘要

上篇文章中，我们有介绍到对象属性复制相关的工具，这些工具所进行的对象拷贝，其实都是浅拷贝模式。

可能有的同学会发出疑问，什么叫浅拷贝？

我们都知道，JAVA 中的数据类型分为值类型（基本数据类型）和引用类型，值类型包括 byte、short、 int、long、float、double、boolean、char 等简单数据类型，引用类型包括类、接口、数组等复杂类型。

根据数据类型的不同，在进行属性值拷贝的时候，如果是值类型，复制的是属性值，如果是复杂类型，比如对象，复制的内容可能是属性对应的内存引用地址。

因此，在 Java 中对于复杂类型的数据，也分为**浅拷贝(浅克隆)与深拷贝(深克隆)**方式，区别如下：

对于概念的解释，可能也很难理解，下面我们简单的通过几个案例向大家介绍！

二、案例实践

2.1、浅拷贝

首先我们新建两个对象，其中User关联Account对象，内容如下：

public class User {

    /**
     * 用户ID
     */
    private Long userId;

    /**
     * 账户信息
     */
    private Account account;

    //...get、set

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "userId=" + userId +
                ", account=" + account +
                '}';
    }
}
  
public class Account {

    /**
     * 账号余额
     */
    private BigDecimal money;

    //...get、set

    @Override
    public String toString() {
        return "Account{" +
                "money=" + money +
                '}';
    }
}

使用Spring BeanUtils工具进行对象属性复制，操作如下：

// 定义某用户，账户余额 100块
Account sourceAccount = new Account();
sourceAccount.setMoney(BigDecimal.valueOf(100));

User sourceUser = new User();
sourceUser.setUserId(1L);
sourceUser.setAccount(sourceAccount);

// 进行对象属性拷贝
User targetUser = new User();
BeanUtils.copyProperties(sourceUser, targetUser);
System.out.println("修改嵌套对象属性值前的结果：" + targetUser.toString());

//修改原始对象账户余额为200
sourceAccount.setMoney(BigDecimal.valueOf(200));

System.out.println("修改嵌套对象属性值后的结果：" + targetUser.toString());

输出结果如下：

修改嵌套对象属性值前的结果：User{userId=1, account=Account{money=100}}
修改嵌套对象属性值后的结果：User{userId=1, account=Account{money=200}}

从结果上可以很明显的得出结论：当修改原始的嵌套对象Account的属性值时，目标对象的Account对象对应的值也跟着发生变化。

很显然，这与我们预期想要的对象属性拷贝是想违背的，我们所期待的结果是：原始对象值即使发生变化，目标对象的值也不应该发生变化！

面对这种情况，怎么处理呢？

我们可以把对象Account单独拉出来，进行一次属性值拷贝，然后再进行封装，比如操作如下：

// 定义某用户，账户余额 100块
Account sourceAccount = new Account();
sourceAccount.setMoney(BigDecimal.valueOf(100));

User sourceUser = new User();
sourceUser.setUserId(1L);
sourceUser.setAccount(sourceAccount);


// 拷贝 Account 对象
Account targetAccount = new Account();
BeanUtils.copyProperties(sourceAccount, targetAccount);

// 拷贝 User 对象
User targetUser = new User();
BeanUtils.copyProperties(sourceUser, targetUser);
targetUser.setAccount(targetAccount);
System.out.println("修改嵌套对象属性值前的结果：" + targetUser.toString());

//修改原始对象账户余额为200
sourceAccount.setMoney(BigDecimal.valueOf(200));

System.out.println("修改嵌套对象属性值后的结果：" + targetUser.toString());

输出结果如下：

修改嵌套对象属性值前的结果：User{userId=1, account=Account{money=100}}
修改嵌套对象属性值后的结果：User{userId=1, account=Account{money=100}}

即使Account对象数据发生变化，也不会改目标对象的数据，与预期结果一致！

现在的情况是User只有一个嵌套对象Account，假如像这样的对象有十几个呢，采用以上方式显然不可取。

这个时候深拷贝，该登场了！

2.2、深拷贝

Java 的深拷贝有两种实现方式，第一种是通过将对象序列化到临时文件，然后再通过反序列化方式，从临时文件中读取数据，操作案例如下！

首先所有的类，必须实现Serializable接口，推荐显式定义序列化 ID。

public class User implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 1L;

    /**
     * 用户ID
     */
    private Long userId;

    /**
     * 账户信息
     */
    private Account account;

    //...get、set

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "userId=" + userId +
                ", account=" + account +
                '}';
    }
}
  
public class Account implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 1L;

    /**
     * 账号余额
     */
    private BigDecimal money;

    //...get、set

    @Override
    public String toString() {
        return "Account{" +
                "money=" + money +
                '}';
    }
}


// 定义某用户，账户余额 100块
Account sourceAccount = new Account();
sourceAccount.setMoney(BigDecimal.valueOf(100));

User sourceUser = new User();
sourceUser.setUserId(1L);
sourceUser.setAccount(sourceAccount);


//把对象写入文件中
try {
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("temp.out");
    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
    oos.writeObject(sourceUser);
    oos.flush();
    oos.close();
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

//从文件中读取对象
User targetUser = null;
try {
    FileInputStream fis = new FileInputStream("temp.out");
    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
    targetUser = (User) ois.readObject();
    fis.close();
    ois.close();
}  catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}

System.out.println("修改嵌套对象属性值前的结果：" + targetUser.toString());

//修改原始对象账户余额为200
sourceAccount.setMoney(BigDecimal.valueOf(200));

System.out.println("修改嵌套对象属性值后的结果：" + targetUser.toString());

输出结果：

修改嵌套对象属性值前的结果：User{userId=1, account=Account{money=100}}
修改嵌套对象属性值后的结果：User{userId=1, account=Account{money=100}}

通过序列化和反序列化的方式，可以实现多层复杂的对象数据拷贝。

因为涉及到需要将数据写入临时磁盘，性能可能会有所下降！

2.3、json 序列化和反序列化

对于对象深度拷贝，还有第二种方式，那就是采用 json 序列化和反序列化相关的技术来实现，同时性能也比将数据写入临时磁盘的方式要好很多，并且不需要显式实现序列化接口。

json 序列化和反序列化的底层思想是，将对象序列化成字符串；然后再将字符串通过反序列化方式成对象。

以jackson工具库为例，具体使用方式如下！

首先导入相关的jackson依赖包！

<!--jackson依赖-->
<dependency>
    <groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>
    <artifactId>jackson-core</artifactId>
    <version>2.9.8</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>
    <artifactId>jackson-annotations</artifactId>
    <version>2.9.8</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>
    <artifactId>jackson-databind</artifactId>
    <version>2.9.8</version>
</dependency>

其次，编写统一Json处理工具类！

public class JsonUtil {

    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(JsonUtil.class);

    private static ObjectMApper objectMapper = new ObjectMapper();

    static {
        // 序列化时，将对象的所有字段全部列入
        objectMapper.setSerializationInclusion(JsonInclude.Include.ALWAYS);
        // 允许没有引号的字段名
        objectMapper.configure(JsonParser.Feature.ALLOW_UNQUOTED_FIELD_NAMES, true);
        // 自动给字段名加上引号
        objectMapper.configure(JsonGenerator.Feature.QUOTE_FIELD_NAMES, true);
        // 时间默认以时间戳格式写,默认时间戳
        objectMapper.configure(SerializationFeature.WRITE_DATES_AS_TIMESTAMPS, true);
        // 忽略空bean转json的错误
        objectMapper.configure(SerializationFeature.FAIL_ON_EMPTY_BEANS, false);
        // 设置时间转换所使用的默认时区
        objectMapper.setTimeZone(TimeZone.getDefault());


        // 反序列化时,忽略在json字符串中存在, 但在java对象中不存在对应属性的情况, 防止错误
        objectMapper.configure(DeserializationFeature.FAIL_ON_UNKNOWN_PROPERTIES, false);
        objectMapper.configure(MapperFeature.ACCEPT_CASE_INSENSITIVE_PROPERTIES, true);

        //序列化／反序列化，自定义设置
        SimpleModule module = new SimpleModule();
        // 序列化成json时,将所有的long变成string
        module.addSerializer(Long.class, ToStringSerializer.instance);
        module.addSerializer(Long.TYPE, ToStringSerializer.instance);
        // 自定义参数配置注册
        objectMapper.registerModule(module);
    }

    /**
     * 对象序列化成字符串
     * @param obj
     * @param <T>
     * @return
     */
    public static <T> String objToStr(T obj) {
        if (null == obj) {
            return null;
        }

        try {
            return obj instanceof String ? (String) obj : objectMapper.writeValueAsString(obj);
        } catch (Exception e) {
            log.warn("objToStr error: ", e);
            return null;
        }
    }

    /**
     * 字符串反序列化成对象
     * @param str
     * @param clazz
     * @param <T>
     * @return
     */
    public static <T> T strToObj(String str, Class<T> clazz) {
        try {
            return clazz.equals(String.class) ? (T) str : objectMapper.readValue(str, clazz);
        } catch (Exception e) {
            log.warn("strToObj error: ", e);
            return null;
        }
    }

    /**
     * 字符串反序列化成对象(数组)
     * @param str
     * @param typeReference
     * @param <T>
     * @return
     */
    public static <T> T strToObj(String str, TypeReference<T> typeReference) {
        try {
            return (T) (typeReference.getType().equals(String.class) ? str : objectMapper.readValue(str, typeReference));
        } catch (Exception e) {
            log.warn("strToObj error", e);
            return null;
        }
    }
}

最后，在相关的位置引入即可。

// 定义某用户，账户余额 100块
Account sourceAccount = new Account();
sourceAccount.setMoney(BigDecimal.valueOf(100));

User sourceUser = new User();
sourceUser.setUserId(1L);
sourceUser.setAccount(sourceAccount);

// json序列化、反序列化
User targetUser = JsonUtil.strToObj(JsonUtil.objToStr(sourceUser), User.class);
System.out.println("修改嵌套对象属性值前的结果：" + targetUser.toString());

//修改原始对象账户余额为200
sourceAccount.setMoney(BigDecimal.valueOf(200));

System.out.println("修改嵌套对象属性值后的结果：" + targetUser.toString());

输出结果：

修改嵌套对象属性值前的结果：User{userId=1, account=Account{money=100}}
修改嵌套对象属性值后的结果：User{userId=1, account=Account{money=100}}

与预期一致！

三、小结

本文主要围绕对象的浅拷贝和深拷贝，从使用方面做了一次简单的内容总结。

浅拷贝下，原对象和目标对象，引用都是同一个对象，当被引用的对象数据发生变化时，相关的引用者也会跟着一起变。

深拷贝下，原对象和目标对象数据是两个完全独立的存在，相互直接不受影响。

至于当前对象数据，是应该走浅拷贝还是深拷贝模式好，完全取决于当前业务的需求，没有绝对的好或者不好！

如果当前对象需要深拷贝，推荐采用 json 序列化和反序列化的方式实现，相比通过文件写入的方式进行序列化和反序列化，操作简单且性能高！

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