clone方法使用需知

statement：本篇内容只是建立在我目前经验的基础之上，必然有不完善甚至是不正确的地方，请谨慎阅读，如果能指出错误与不足之处，更是不甚感激

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一、使用条件

• 必须先实现Cloneable接口。如果不实现Cloneable接口，直接使用clone方法将会抛出CloneNotSupportedException异常。
• 如果父类没有公有的clone方法，应该重写clone方法，并至少将其访问控制权限扩大为public

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二、什么样的类不需要重新覆盖clone方法

• 不可变类以及事实不可变类
  像这样状态不会改变的类的对象有一个就可以了，完全没有需要一个克隆体的必要
• 单例模式的类
• 父类已经有了可靠的公有clone方法，且子类没有添加新的状态，如：
  • 子类没有添加任何新的字段
  • 子类仅仅添加了基础类型的字段
  • 子类新添加的引用类型的字段所指向的对象没有状态被改变的可能

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三、如何实现一个可靠的clone方法

实现一个可靠的clone方法，大体需要遵循下列步骤：

1. 调用super.clone获取克隆出来的对象
2. 检查是否有引用类型的字段
   • 如果有，检查该引用类型的字段指向的对象的状态是否是有被改变可能的
     • 如果是，检查该字段是否是final修饰的
       • 如果是，应当考虑能否去掉final修饰，否则将无法进行深克隆
       • 如果不是，应当进行深克隆
     • 如果不是，直接返回super.clone克隆出来的对象
   • 如果没有，直接返回super.clone克隆出来的对象
3. 判断该类是否是被设计用于继承的
   • 如果是，应当保持clone方法的访问权限为protected，返回类型为Object，同时抛出CloneNotSupportedException异常，并且不应当实现Cloneable接口，应当将是否具有克隆能力的选择权交由子类来决定
   • 如果不是，应当更改clone方法的访问权限为public，返回类型为当前类型，且不建议抛出CloneNotSupportedException异常，应当使用try-catch内部消化该异常，并抛出一个非受检异常。

例子：

@Override
public Student clone(){
    try {
        return (Student) super.clone();
    } catch (CloneNotSupportedException e) {
        throw new AssertionError();
    }
}

注意：

• clone过程也相当于一个构造对象的过程，虽然没有调用构造器。所以，也要注意不要提早让未完整的克隆对象发布，比如在将克隆对象调整到正确的状态之前，将该对象发布给另一个线程的某种方法，又或者是在clone内部调用了可能会被子类覆盖的新方法。要确保第二点，你应当对这些方法加上private或者final修饰以确保子类不会将其覆盖。
• 其实作为一个克隆对象，并不是非得所有的状态和原对象相同，比如唯一序列号、创建时间等等，这些域应当有自己的值。

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四、深克隆

Q--什么是深克隆？为什么要进行深克隆？
A--因为Objec提供的clone方法只能够做到将字段的值复制到新对象中去，这个特点对于引用类型的字段来说就很糟糕了，这样会使得原体与克隆体和同一个对象关联，修改那个被关联对象的状态，原体和克隆体的状态会同时发生变化，这是不可容许的。所以就要有深克隆，深克隆负责在将一个完全独立于原对象，且又和原对象状态相同的对象交付给使用者。
Q--如何进行深克隆？
A--原理其实很简单，就是对引用类型的字段重新进行修改，修改为调用引用指向的对象的clone方法创建出来的对象。
例子：

public class Test implements Cloneable{
    private int[] arrInt = {1,2,3};

    @Override
    public Test clone(){
        try {
            Test studentClone = (Test) super.clone();
            studentClone.arrInt = arrInt.clone();
            return studentClone;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new AssertionError();
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Test testOrigin = new Test();
        Test testClone = testOrigin.clone();
        System.out.println("testOrigin.arrInt == testClone.arrInt ====> "+ (testOrigin.arrInt.equals(testClone.arrInt)));
        System.out.println("testOrigin.arrInt equal testClone.arrInt ====> "+ (Arrays.equals(testOrigin.arrInt, testClone.arrInt)));
    }
}

/* result:
testOrigin.arrInt == testClone.arrInt ====> false
testOrigin.arrInt equal testClone.arrInt ====> true
*/

注意：

• 只要克隆的对象种存在状态可能变化的引用，就需要深克隆，所以深克隆中进行深克隆是很常见的事。

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五、总结

一句话，没有绝对的必要不要去启用clone方法。作为替代，你可以尝试下“拷贝构造器”，像是这样

public Test newInstance(Test test) {
    Test cloneTest = new Test();
    cloneTest.arrInt = Arrays.copyOf(arrInt, arrInt.length);
    return cloneTest;
}

当然实际上并不一定要以相同的类型返回，决定权完全在你手里。

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参考文档：