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如何使用clone()方法克隆一个Java对象

javaclone
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我不理解如何复制自定义对象的机制。例如：

public class Main{

    public static void main(String [] args) {

        Person person = new Person();
        person.setFname("Bill");
        person.setLname("Hook");

        Person cloned = (Person)person.clone();
        System.out.println(cloned.getFname() + " " + cloned.getLname());
    }
}

class Person implements Cloneable{

    private String fname;
    private String lname;

    public Object clone() {

        Person person = new Person();
        person.setFname(this.fname);
        person.setLname(this.lname);
        return person;
    }

    public void setFname(String fname) {
        this.fname = fname;
    }

    public void setLname(String lname){
        this.lname = lname;
    }

    public String getFname(){
        return fname;
    }

    public String getLname() {
        return lname;
    }
}

这个示例展示了正确的克隆方式，就像书中所写的一样。但是我可以删除类名定义中的implements Cloneable并获得相同的结果。

因此，我不理解为什么需要实现Cloneable以及为什么将clone()方法定义在Object类中？

请查看javadoc文档：http://download.oracle.com/javase/6/docs/api/java/lang/Cloneable.html - Paul Bellora
https://dev59.com/J3I95IYBdhLWcg3wyBGc#2156367 - Bozho
https://dev59.com/Ak7Sa4cB1Zd3GeqP7N2L#3180729 - Bozho
从javadoc中：在一个没有实现Cloneable接口的实例上调用Object的clone方法会导致抛出CloneNotSupportedException异常。但是，如果我只是覆盖了Object类中的这个方法，就不会有任何异常吗？ - Dima Zelinskyi
@Dmytro Zelinskyi：由于克隆方法应该以调用super.clone()开始，因此可能会出现超类明确抛出CloneNotSupportedException的情况。请参见我的答案。 - Rinke
8个回答
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clone方法的目的是制作深度复制。确保您了解深层复制和浅层复制之间的区别。在您的情况下，复制构造函数可能是您想要的模式。但在某些情况下，您无法使用此模式，例如因为您正在对类X进行子类化，并且您无法访问所需的X构造函数。如果X正确覆盖其clone方法（如有必要），则可以按以下方式进行复制：

class Y extends X implements Cloneable {

    private SomeType field;    // a field that needs copying in order to get a deep copy of a Y object

    ...

    @Override
    public Y clone() {
        final Y clone;
        try {
            clone = (Y) super.clone();
        }
        catch (CloneNotSupportedException ex) {
            throw new RuntimeException("superclass messed up", ex);
        }
        clone.field = this.field.clone();
        return clone;
    }

}

当覆盖你的克隆方法时，通常应该：

  • 将返回类型更具体化
  • 从调用super.clone()开始
  • 如果你知道clone()对于任何子类也可以使用，则不要包括throws子句（克隆模式的弱点; 如果可能，使类final）
  • 保留不可变和原始字段，但在调用super.clone()后手动克隆可变对象字段（克隆模式的另一个弱点，因为这些字段无法被设定为final）

Object的clone()方法（当所有超类都遵守合同时最终被调用），进行浅拷贝并处理新对象的正确运行时类型。注意整个过程中没有调用构造函数。

如果你想能够在实例上调用clone()，则实现Cloneable接口并将方法设置为public。如果你不想在实例上调用它，但是希望确保子类可以调用其super.clone()并获得所需内容，则不要实现Cloneable，并将方法设置为protected（如果你的超类尚未将其声明为public）。

克隆模式很困难，并有很多陷阱。请确保它是你需要的。考虑使用复制构造函数或静态工厂方法。

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在类Object中，clone()方法执行的是浅拷贝而不是调用构造函数等方法。如果要在任何未实现clone()方法的对象上调用clone()，则需要实现Clonable接口。
如果重写了clone()方法，则无需实现该接口。
正如JavaDoc所说，这将导致异常：
class A {
  private StringBuilder sb; //just some arbitrary member
}

...

new A().clone(); //this will result in an exception, since A does neither implement Clonable nor override clone()

如果在该示例中，A 实现了 Clonable 接口并调用 clone()（即 Object 版本），那么结果将是一个新的 A 实例，引用了完全相同的 StringBuilder，也就是说，在克隆实例中对 sb 的更改将导致原始 A 实例中的 sb 更改。这就是所谓的浅拷贝，这也是通常最好覆盖 clone() 的原因之一。
编辑：只是作为旁注，使用返回类型协变会使您重写的 clone() 更加明确。
public Person clone() {
  ...
}
Thomas，如果我在A中不实现Cloneable并且不重写clone()，那么我会收到编译错误，因为clone()是受保护的。 - Dima Zelinskyi
@Dmytro 是的，这个例子只是为了说明一下。即使使用反射调用 clone() 或在你重写的版本中调用 super.clone()，你仍然会在缺少 Clonable 接口时得到异常。 - Thomas
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JVM可以为您克隆对象，因此您不需要自己构造新的person。只需使用以下代码：

class Person implements Cloneable {
    // ...
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

或者

class Person implements Cloneable {
    // ...
    @Override
    public Object clone() {
        try {
            return super.clone();
        }
        catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new Error("Something impossible just happened");
        }
    }
}

即使Person类被子类化，这种方法也能正常工作，而你的克隆实现总是会创建一个Person实例（而不是一个Employee实例，例如）。
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在clone()方法中，没有必要显式创建对象。只需调用super.clone()即可创建此对象的副本。它将执行浅克隆。

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在你的例子中，你并没有进行实际的克隆。你重写了Object类的clone()方法，并给出了自己的实现。但是在你的克隆方法中，你创建了一个新的Person对象并返回它。因此，在这种情况下，实际的对象并没有被克隆。
所以你的克隆方法应该像这样：
public Object clone() {
      return super.clone();
  }

所以这里克隆将由超类方法处理。

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它与任何此类接口的目的相同。主要是允许方法（等等）接受任何可克隆对象，并访问他们需要的方法，而不限制于一个特定的对象。诚然，在这方面，Clonable 可能是其中一个较少有用的接口，但肯定有一些场合你可能需要它。如果您想了解更多，请考虑 Comparable 接口，例如允许您拥有排序列表（因为列表不需要知道对象是什么，只需要知道它们可以进行比较）。

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如果您没有声明可克隆接口，那么在调用克隆方法时应该会收到CloneNotSupportException异常。如果您声明了并调用了克隆方法，则会进行浅拷贝。
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