Java中的Cloneable是什么？如何使用它？

Question

我想了解以下内容：

1. Cloneable 意味着我们可以通过实现 Cloneable 接口来获得对象的克隆或拷贝。这样做的优缺点是什么？

2. 如果对象是一个组合对象，递归克隆是如何发生的？

- daydreamer

Answer 1

你首先应该知道的是，不要使用 Cloneable。

使用 Cloneable 实现克隆非常困难，而且这种努力并不值得。

相反，使用其他选项，如 apache-commons 的SerializationUtils（深度复制）或BeanUtils（浅层复制），或者简单地使用一个拷贝构造函数。

请参见 这里，了解Josh Bloch对使用 Cloneable 进行克隆的看法，其中解释了这种方法的许多缺点。（Joshua Bloch 是Sun公司的员工，并领导开发了许多Java功能。）

- Bozho

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我将Bloch的话链接在一起（而不是引用他们） - Bozho

请注意，Block建议不要使用Cloneable接口。但他并没有说不要使用克隆（至少我希望是这样）。有很多简单的实现克隆的方法，比如使用反射的SerializationUtils或BeanUtils类远不如其他方法高效。请参考下面我的帖子，其中有一个例子。 - Charles

在定义接口时，复制构造函数的替代方法是什么？只需添加一个复制方法即可吗？ - benez

@benez 我会说是的。自从Java-8以来，您可以在接口中拥有static方法，因此只需提供一个static WhatEverTheInterface copy(WhatEverTheInterface initial)即可？但我想知道这给您带来了什么，因为在克隆时从对象复制字段，但接口仅定义方法。能否解释一下？ - Eugene

很抱歉，我要对此进行负评，因为这是一条误导性的建议。SerializationUtils 是昂贵的，并且在它们自己的 Java 文档中有充分的记录，此外问题是如何使用 cloneable，应该给出正确的示例而不是错误的建议。我同意可以添加免责声明，但是不使用 cloneable 是完全错误的答案。 - MG Developer

我希望能够听到Java官方宣布废弃该功能，而不是一个架构师声称它已经失效。如果你使用得当，我个人并不认为它已经失效。 - MG Developer

Answer 2

Cloneable接口本身只是一个标记接口，也就是说，它并没有定义clone()方法。

它所做的事情是改变受保护的Object.clone()方法的行为。对于没有实现Cloneable的类，该方法将抛出CloneNotSupportedException异常；而对于实现了Cloneable的类，则执行基于成员的浅复制。

即使这是你要寻找的行为，你仍然需要实现自己的clone()方法才能使其公开可用。

在实现自己的clone()方法时，思路是从super.clone()创建的对象开始，这个对象保证是正确类的实例，然后在必要时进行任何额外字段的填充，以避免浅复制。在clone()中调用构造函数可能会有问题，因为这会破坏继承，如果子类想要添加自己的额外的可克隆逻辑，那么调用super.clone()会在这种情况下得到一个错误类的对象。

然而，这种方法会绕过在构造函数中定义的任何逻辑，这可能会潜在地引起问题。

另一个问题是，任何忘记重写clone()方法的子类都将自动继承默认的浅复制，这在可变状态的情况下很可能不是你想要的（此时源对象和克隆对象将共享可变状态）。

由于这些原因，大多数开发人员不使用Cloneable，并简单地实现一个复制构造函数。

有关Cloneable的更多信息和潜在陷阱，我强烈推荐 Joshua Bloch 的《Effective Java》一书。

- Luke Hutteman

Answer 3

1. 克隆调用了一种超语言的方式来构建对象 - 不需要构造函数。
2. 克隆需要你以某种方式处理CloneNotSupportedException - 或者要求客户端代码进行处理。
3. 好处很小 - 你只是不必手动编写复制构造函数。

因此，请明智地使用Cloneable。与您需要应用于正确执行所有操作的努力相比，它并没有提供足够的好处。

- Vladimir Ivanov

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正如Bozho所说，不要使用Cloneable。相反，使用复制构造函数。http://www.javapractices.com/topic/TopicAction.do?Id=12 - Bane

@Bane，如果您不知道要克隆的对象类型，那么该如何知道调用哪个类的复制构造函数？ - Steve Kuo

@Steve：我不明白。如果你要克隆一个对象，我认为你已经知道它是什么类型——毕竟，你手头有你计划克隆的对象。如果存在这样一种情况，即你的对象已经失去了特定类型而变成更通用的类型，难道不能使用简单的“instance of”进行评估吗？ - Bane

@Bane：假设您有一个对象列表，它们都派生自类型A，可能有10种不同的类型。您不知道每个对象的类型。在这种情况下使用instanceof是非常糟糕的选择。如果您添加了另一种类型，则每次添加时都必须添加另一个instanceof测试。而且，如果派生类在您无法访问的另一个包中怎么办？克隆是一种常见的模式。是的，Java实现很糟糕，但有很多方法可以解决这个问题。复制构造函数并不是等效的操作。 - Charles

@Charles：在没有详细示例的情况下，又缺乏最近处理这种问题的经验，我必须推迟到Bloch。第11条。它很长，有点难读，但基本上是说“尽可能避免使用可克隆接口，拷贝构造函数是你的朋友”。 - Bane

Answer 4

克隆是一种基本的编程范例。虽然Java在许多方面实现得不好，但这并不会降低对克隆的需求。而且，很容易实现克隆，无论你希望它如何工作，浅层、深层、混合等都可以。甚至可以使用函数名clone，并且如果愿意的话，可以不实现Cloneable接口。

假设我有类A、B和C，其中B和C是从A派生出来的。如果我有一个像这样的类型为A的对象列表：

ArrayList<A> list1;

现在，该列表可以包含类型为A、B或C的对象。您不知道对象的类型。因此，您不能像这样复制列表：

ArrayList<A> list2 = new ArrayList<A>();
for(A a : list1) {
    list2.add(new A(a));
}

如果对象实际上是B或C类型，你将无法获得正确的副本。如果A是抽象的呢？现在，有些人建议这样做：

ArrayList<A> list2 = new ArrayList<A>();
for(A a : list1) {
    if(a instanceof A) {
        list2.add(new A(a));
    } else if(a instanceof B) {
        list2.add(new B(a));
    } else if(a instanceof C) {
        list2.add(new C(a));
    }
}

这是一个非常不好的想法。假如您添加了新的派生类型该怎么办？假如B或C在另一个包中，而您在该类中没有访问它们的权限呢？

您应该这样做：

ArrayList<A> list2 = new ArrayList<A>();
for(A a : list1) {
    list2.add(a.clone());
}

许多人指出Java基本克隆实现的问题。但是，可以通过以下方式轻松解决：

在类A中：

public A clone() {
    return new A(this);
}

在B班:

@Override
public B clone() {
    return new B(this);
}

在C类中：

@Override
public C clone() {
    return new C(this):
}

我没有实现Cloneable接口，只是使用了同样的函数名称。如果你不喜欢这个，就把它命名为其他名称。

- Charles

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我在回复你的评论后才看到这个问题；现在我明白你的意思了，但是有两点需要注意：1）OP特别询问了使用Cloneable（而不是克隆的通用概念），2）你在试图区分复制构造函数和克隆的通用概念时有些过于苛求。你传达的想法是正确的，但本质上你只是在使用一个复制构造函数。 ;) - Bane

虽然我想说我同意你的方法，即包括一个A#copyMethod()，而不是强制用户直接调用复制构造函数。 - Bane

我正在点赞这篇文章，因为它准确地提供了所问问题的示例。得票最高的答案并不总是正确的建议。SerializationUtils和类似的BeanUtils对性能非常不利。复制构造函数是双赢的选择，但如果实现得当，克隆本身也不错。 - MG Developer

Answer 5

A) 克隆和拷贝构造函数相比，并没有太多的优势。可能最大的优点是能够创建一个精确相同的动态类型的新对象（假设声明类型是可克隆的并且具有公共的克隆方法）。

B) 默认的克隆创建一个浅拷贝，除非您的克隆实现更改了它。这可能很困难，特别是如果您的类有final字段。

Bozho是正确的，克隆可能很难掌握。拷贝构造函数/工厂将满足大多数需求。

- ILMTitan

Answer 6

Cloneable有哪些缺点？

如果要复制的对象具有组合，则克隆非常危险。在这种情况下，您需要考虑以下可能的副作用，因为克隆会创建浅层副本：

假设您有一个对象来处理与数据库相关的操作。假设该对象具有Connection对象作为其中一个属性。

因此，当有人创建originalObject的克隆体时，被创建的对象是cloneObject。在这里，originalObject和cloneObject对于Connection对象持有相同的引用。

假设originalObject关闭了Connection对象，那么现在cloneObject将无法工作，因为它们之间共享了connection对象，并且实际上是由originalObject关闭的。

如果要克隆具有IOStream属性的对象，则可能出现类似的问题。

如果对象是复合对象，递归克隆如何发生？

Cloneable执行浅拷贝。这意味着原始对象和克隆对象的数据将指向同一引用/内存。 相反，在深拷贝的情况下，原始对象的内存中的数据被复制到克隆对象的内存中。

- 027

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你的最后一段非常混乱。Cloneable 不执行复制，Object.clone 执行复制。"从原始对象的内存中复制数据到克隆对象的内存" 正是 Object.clone 所做的。如果要描述深度复制，你需要谈论引用对象的内存。 - aioobe