java對象拷貝

java賦值是複製對象引用，如果我們想要得到一個對象的副本，使用賦值操作是無法達到目的的：

@Test
public void testassign(){
  Person p1=new Person();
  p1.setAge(31);
  p1.setName("Peter");

  Person p2=p1;
  System.out.println(p1==p2);//true
}

如果創建一個對象的新的副本，也就是說他們的初始狀態完全一樣，但以後可以改變各自的狀態，而互不影響，就需要用到java中對象的複製，如原生的clone()方法。

如何進行對象克隆

Object對象有個clone()方法，實現了對象中各個屬性的複製，但它的可見範圍是protected的，所以實體類使用克隆的前提是：

① 實現Cloneable接口，這是一個標記接口，自身沒有方法。
② 覆蓋clone()方法，可見性提升爲public。

@Data
public class Person implements Cloneable {
    private String name;
    private Integer age;
    private Address address;
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

@Test
public void testShallowCopy() throws Exception{
  Person p1=new Person();
  p1.setAge(31);
  p1.setName("Peter");

  Person p2=(Person) p1.clone();
  System.out.println(p1==p2);//false
  p2.setName("Jacky");
  System.out.println("p1="+p1);//p1=Person [name=Peter, age=31]
  System.out.println("p2="+p2);//p2=Person [name=Jacky, age=31]
}

該測試用例只有兩個基本類型的成員，測試達到目的了。

事情貌似沒有這麼簡單，爲Person增加一個Address類的成員：

@Data
public class Address {
    private String type;
    private String value;
}

再來測試，問題來了。

@Test
public void testShallowCopy() throws Exception{
  Address address=new Address();
  address.setType("Home");
  address.setValue("北京");

  Person p1=new Person();
  p1.setAge(31);
  p1.setName("Peter");
  p1.setAddress(address);

  Person p2=(Person) p1.clone();
  System.out.println(p1==p2);//false

  p2.getAddress().setType("Office");
  System.out.println("p1="+p1);
  System.out.println("p2="+p2);
}

查看輸出：

false
p1=Person(name=Peter, age=31, address=Address(type=Office, value=北京))
p2=Person(name=Peter, age=31, address=Address(type=Office, value=北京))

遇到了點麻煩，只修改了p2的地址類型，兩個地址類型都變成了Office。

淺拷貝和深拷貝

前面實例中是淺拷貝和深拷貝的典型用例。

淺拷貝：被複制對象的所有值屬性都含有與原來對象的相同，而所有的對象引用屬性仍然指向原來的對象。

深拷貝：在淺拷貝的基礎上，所有引用其他對象的變量也進行了clone，並指向被複制過的新對象。

也就是說，一個默認的clone()方法實現機制，仍然是賦值。

如果一個被複制的屬性都是基本類型，那麼只需要實現當前類的cloneable機制就可以了，此爲淺拷貝。

如果被複制對象的屬性包含其他實體類對象引用，那麼這些實體類對象都需要實現cloneable接口並覆蓋clone()方法。

@Data
public class Address implements Cloneable {
    private String type;
    private String value;

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

這樣還不夠，Person的clone()需要顯式地clone其引用成員。

@Data
public class Person implements Cloneable {
    private String name;
    private Integer age;
    private Address address;
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Object obj=super.clone();
        Address a=((Person)obj).getAddress();
        ((Person)obj).setAddress((Address) a.clone());
        return obj;
    }
}

重新跑前面的測試用例：

false
p1=Person(name=Peter, age=31, address=Address(type=Home, value=北京))
p2=Person(name=Peter, age=31, address=Address(type=Office, value=北京))

clone方式深拷貝小結

① 如果有一個非原生成員，如自定義對象的成員，那麼就需要：

• 該成員實現Cloneable接口並覆蓋clone()方法，不要忘記提升爲public可見。
• 同時，修改被複制類的clone()方法，增加成員的克隆邏輯。

② 如果被複制對象不是直接繼承Object，中間還有其它繼承層次，每一層super類都需要實現Cloneable接口並覆蓋clone()方法。

與對象成員不同，繼承關係中的clone不需要被複制類的clone()做多餘的工作。

一句話來說，如果實現完整的深拷貝，需要被複制對象的繼承鏈、引用鏈上的每一個對象都實現克隆機制。

前面的實例還可以接受，如果有N個對象成員，有M層繼承關係，就會很麻煩。

利用序列化實現深拷貝

clone機制不是強類型的限制，比如實現了Cloneable並沒有強制繼承鏈上的對象也實現；也沒有強制要求覆蓋clone()方法。因此編碼過程中比較容易忽略其中一個環節，對於複雜的項目排查就是困難了。

要尋找可靠的，簡單的方法，序列化就是一種途徑。

• 被複制對象的繼承鏈、引用鏈上的每一個對象都實現java.io.Serializable接口。這個比較簡單，不需要實現任何方法，serialVersionID的要求不強制，對深拷貝來說沒毛病。

• 實現自己的deepClone方法，將this寫入流，再讀出來。俗稱：冷凍-解凍。

@Data
public class Person implements Serializable {
    private String name;
    private Integer age;
    private Address address;
    public Person deepClone() {
        Person p2=null;
        Person p1=this;
        PipedOutputStream out=new PipedOutputStream();
        PipedInputStream in=new PipedInputStream();
        try {
            in.connect(out);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        try(ObjectOutputStream bo=new ObjectOutputStream(out);
                ObjectInputStream bi=new ObjectInputStream(in);) {
            bo.writeObject(p1);
            p2=(Person) bi.readObject();

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return p2;
    }
}

原型工廠類

爲了便於測試，也節省篇幅，封裝一個工廠類。

公平起見，避免某些工具庫使用緩存機制，使用原型方式工廠。

public class PersonFactory{
    public static Person newPrototypeInstance(){
        Address address = new Address();
        address.setType("Home");
        address.setValue("北京");

        Person p1 = new Person();
        p1.setAddress(address);
        p1.setAge(31);
        p1.setName("Peter");
        return p1;
    }
}

利用Dozer拷貝對象

Dozer是一個Bean處理類庫。

maven依賴

<dependency>
  <groupId>net.sf.dozer</groupId>
  <artifactId>dozer</artifactId>
  <version>5.5.1</version>
</dependency>

測試用例：

@Data
public class Person {
    private String name;
    private Integer age;
    private Address address;

    @Test
    public void testDozer() {
    Person p1=PersonFactory.newPrototypeInstance();
        Mapper mapper = new DozerBeanMapper();
        Person p2 = mapper.map(p1, Person.class);
        p2.getAddress().setType("Office");
        System.out.println("p1=" + p1);
        System.out.println("p2=" + p2);
    }
}

@Data
public class Address {
    private String type;
    private String value;
}

輸出：

p1=Person(name=Peter, age=31, address=Address(type=Home, value=北京))
p2=Person(name=Peter, age=31, address=Address(type=Office, value=北京))

注意：在萬次測試中dozer有一個很嚴重的問題，如果DozerBeanMapper對象在for循環中創建，效率（dozer:7358）降低近10倍。由於DozerBeanMapper是線程安全的，所以不應該每次都創建新的實例。可以自帶的單例工廠DozerBeanMapperSingletonWrapper來創建mapper，或集成到spring中。

還有更暴力的，創建一個People類：

@Data
public class People {
    private String name;
    private String age;//這裏已經不是Integer了
    private Address address;

    @Test
    public void testDozer() {
    Person p1=PersonFactory.newPrototypeInstance();
        Mapper mapper = new DozerBeanMapper();
        People p2 = mapper.map(p1, People.class);
        p2.getAddress().setType("Office");
        System.out.println("p1=" + p1);
        System.out.println("p2=" + p2);
    }
}

只要屬性名相同，幹~

繼續蹂躪：

@Data
public class People {
    private String name;
    private String age;
    private Map<String,String> address;//��

    @Test
    public void testDozer() {
    Person p1=PersonFactory.newPrototypeInstance();
        Mapper mapper = new DozerBeanMapper();
        People p2 = mapper.map(p1, People.class);
        p2.getAddress().put("type", "Office");
        System.out.println("p1=" + p1);
        System.out.println("p2=" + p2);
    }
}

利用Commons-BeanUtils複製對象

maven依賴

<dependency>
  <groupId>commons-beanutils</groupId>
  <artifactId>commons-beanutils</artifactId>
  <version>1.9.3</version>
</dependency>

測試用例：

@Data
public class Person {
    private String name;
    private String age;
    private Address address;

    @Test
    public void testCommonsBeanUtils(){
    Person p1=PersonFactory.newPrototypeInstance();
        try {
            Person p2=(Person) BeanUtils.cloneBean(p1);
            System.out.println("p1=" + p1);
            p2.getAddress().setType("Office");
            System.out.println("p2=" + p2);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

利用cglib複製對象

maven依賴：

<dependency>
  <groupId>cglib</groupId>
  <artifactId>cglib</artifactId>
  <version>3.2.4</version>
</dependency>

測試用例：

@Test
public void testCglib(){
  Person p1=PersonFactory.newPrototypeInstance();
  BeanCopier beanCopier=BeanCopier.create(Person.class, Person.class, false);
  Person p2=new Person();
  beanCopier.copy(p1, p2,null);
  p2.getAddress().setType("Office");
  System.out.println("p1=" + p1);
  System.out.println("p2=" + p2);
}

結果大跌眼鏡，cglib這麼牛x，居然是淺拷貝。不過cglib提供了擴展能力：

@Test
public void testCglib(){
  Person p1=PersonFactory.newPrototypeInstance();
  BeanCopier beanCopier=BeanCopier.create(Person.class, Person.class, true);
  Person p2=new Person();
  beanCopier.copy(p1, p2, new Converter(){
    @Override
    public Object convert(Object value, Class target, Object context) {
      if(target.isSynthetic()){
        BeanCopier.create(target, target, true).copy(value, value, this);
      }
      return value;
    }
  });
  p2.getAddress().setType("Office");
  System.out.println("p1=" + p1);
  System.out.println("p2=" + p2);
}

Orika複製對象

orika的作用不僅僅在於處理bean拷貝，更擅長各種類型之間的轉換。

maven依賴：

<dependency>
  <groupId>ma.glasnost.orika</groupId>
  <artifactId>orika-core</artifactId>
  <version>1.5.0</version>
</dependency>
</dependencies>

測試用例：

@Test
public void testOrika() {
  MapperFactory mapperFactory = new DefaultMapperFactory.Builder().build();

  mapperFactory.classMap(Person.class, Person.class)
  .byDefault()
  .register();
  ConverterFactory converterFactory = mapperFactory.getConverterFactory();
  MapperFacade mapper = mapperFactory.getMapperFacade();

  Person p1=PersonFactory.newPrototypeInstance();
  Person p2 = mapper.map(p1, Person.class);
  System.out.println("p1=" + p1);
  p2.getAddress().setType("Office");
  System.out.println("p2=" + p2);
}

Spring BeanUtils複製對象

給Spring個面子，貌似它不支持深拷貝。

Person p1=PersonFactory.newPrototypeInstance();
Person p2 = new Person();
Person p2 = (Person) BeanUtils.cloneBean(p1);
//BeanUtils.copyProperties(p2, p1);//這個更沒戲

深拷貝性能對比

@Test
public void testBatchDozer(){
  Long start=System.currentTimeMillis();
  Mapper mapper = new DozerBeanMapper();
  for(int i=0;i<10000;i++){
    Person p1=PersonFactory.newPrototypeInstance();
    Person p2 = mapper.map(p1, Person.class);
  }
  System.out.println("dozer:"+(System.currentTimeMillis()-start));
  //dozer:721
}
@Test
public void testBatchBeanUtils(){
  Long start=System.currentTimeMillis();
  for(int i=0;i<10000;i++){
    Person p1=PersonFactory.newPrototypeInstance();
    try {
      Person p2=(Person) BeanUtils.cloneBean(p1);
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
  System.out.println("commons-beanutils:"+(System.currentTimeMillis()-start));
  //commons-beanutils：229
}
@Test
public void testBatchCglib(){
  Long start=System.currentTimeMillis();
  for(int i=0;i<10000;i++){
    Person p1=PersonFactory.newPrototypeInstance();
    BeanCopier beanCopier=BeanCopier.create(Person.class, Person.class, true);
    Person p2=new Person();
    beanCopier.copy(p1, p2, new Converter(){
      @Override
      public Object convert(Object value, Class target, Object context) {
        if(target.isSynthetic()){
          BeanCopier.create(target, target, true).copy(value, value, this);
        }
        return value;
      }
    });
  }
  System.out.println("cglib:"+(System.currentTimeMillis()-start));
  //cglib:133
}
@Test
public void testBatchSerial(){
  Long start=System.currentTimeMillis();
  for(int i=0;i<10000;i++){
    Person p1=PersonFactory.newPrototypeInstance();
    Person p2=p1.deepClone();
  }
  System.out.println("serializable:"+(System.currentTimeMillis()-start));
  //serializable:687
}
@Test
public void testBatchOrika() {
  MapperFactory mapperFactory = new DefaultMapperFactory.Builder().build();

  mapperFactory.classMap(Person.class, Person.class)
  .field("name", "name")
  .byDefault()
  .register();
  ConverterFactory converterFactory = mapperFactory.getConverterFactory();
  MapperFacade mapper = mapperFactory.getMapperFacade();

  Long start=System.currentTimeMillis();
  for(int i=0;i<10000;i++){
    Person p1=PersonFactory.newPrototypeInstance();
    Person p2 = mapper.map(p1, Person.class);
  }
  System.out.println("orika:"+(System.currentTimeMillis()-start));
  //orika:83
}

@Test
public void testBatchClone(){
  Long start=System.currentTimeMillis();
  for(int i=0;i<10000;i++){
    Person p1=PersonFactory.newPrototypeInstance();
    try {
      Person p2=(Person) p1.clone();
    } catch (CloneNotSupportedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
  System.out.println("clone:"+(System.currentTimeMillis()-start));
  //clone:8
}

（10k）性能比較：

//dozer:721
//commons-beanutils：229
//cglib:133
//serializable:687
//orika:83
//clone:8

深拷貝總結

原生的clone效率無疑是最高的，用腳趾頭都能想到。

偶爾用一次，用哪個都問題都不大。

一般性能要求稍高的應用場景，cglib和orika完全可以接受。

另外一個考慮的因素，如果項目已經引入了某個依賴，就用那個依賴來做吧，沒必要再引入一個第三方依賴。