Java中如何克隆集合——ArrayList和HashSet深拷贝

编程人员经常误用各个集合类提供的拷贝构造函数作为克隆ListSetArrayListHashSet或者其他集合实现的方法。需要记住的是,Java集合的拷贝构造函数只提供浅拷贝而不是深拷贝,这意味着存储在原始List和克隆List中的对象是相同的,指向Java堆内存中相同的位置。增加了这个误解的原因之一是对于不可变对象集合的浅克隆。由于不可变性,即使两个集合指向相同的对象是可以的。字符串池包含的字符串就是这种情况,更改一个不会影响到另一个。使用ArrayList的拷贝构造函数创建雇员List的拷贝时就会出现问题,Employee类不是不可变的。在这种情况下,如果原始集合修改了雇员信息,这个变化也将反映到克隆集合。同样如果克隆集合雇员信息发生变化,原始集合也会被更改。绝大多数情况下,这种变化不是我们所希望的,克隆对象应该与原始对象独立。解决这个问题的方法是深克隆集合,深克隆将递归克隆对象直到基本数据类型或者不可变类。本文将了解一下深拷贝ArrayList或者HashSet等集合类的一种方法。如果你了解深拷贝与浅拷贝之间的区别,那么理解集合深克隆的方法就会很简单。

Java集合的深克隆

下面例子有一个Employee集合,Employee是可变对象,成员变量namedesignation。它们存储在HashSet中。使用java.util.Collection接口的addAll()方法创建集合拷贝。然后修改存储在原始集合每个Employee对象的designation值。理想情况下这个改变不会影响克隆集合,因为克隆集合和原始集合应该相互独立,但是克隆集合也被改变了。修正这个问题的方法是对存储在Collection类中的元素深克隆。

import java.util.Collection; 
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import org.slf4j.Logger; 
import org.slf4j.LoggerFactory;

/** 
* Java program to demonstrate copy constructor of Collection provides shallow 
* copy and techniques to deep clone Collection by iterating over them. 
* @author http://javarevisited.blogspot.com 
*/
public class CollectionCloningTest { 
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(CollectionCloningclass); 
    public static void main(String args[]) { 
        // deep cloning Collection in Java 
        Collection<Employee> org = new HashSet<>(); 
        org.add(new Employee("Joe", "Manager")); 
        org.add(new Employee("Tim", "Developer")); 
        org.add(new Employee("Frank", "Developer")); 

        // creating copy of Collection using copy constructor 
        Collection<Employee> copy = new HashSet<>(org);

        logger.debug("Original Collection {}", org); 
        logger.debug("Copy of Collection {}", copy );
        
        Iterator<Employee> itr = org.iterator(); 
        while(itr.hasNext()){ 
            itr.next().setDesignation("staff"); 
        } 

        logger.debug("Original Collection after modification {}", org); 
        logger.debug("Copy of Collection without modification {}", copy ); 

        // deep Cloning List in Java 

    } 
}

class Employee { 
    private String name; 
    private String designation; 
    
    public Employee(String name, String designation) { 
        this.name = name; 
        this.designation = designation; 
    } 
    
    public String getDesignation() { 
        return designation; 
    } 

    public void setDesignation(String designation) { 
        this.designation = designation; 
    } 

    public String getName() { 
        return name; 
    } 

    public void setName(String name) { 
        this.name = name; 
    } 

    @Override 
    public String toString() { 
        return String.format("%s: %s", name, designation ); 
    } 
}

输出:

- Original Collection [Joe: Manager, Frank: Developer, Tim: Developer] 
- Copy of Collection [Joe: Manager, Frank: Developer, Tim: Developer] 
- Original Collection after modification [Joe: staff, Frank: staff, Tim: staff] 
- Copy of Collection without modification [Joe: staff, Frank: staff, Tim: staff]

可以看到改变原始CollectionEmployee对象(改变designation为”staff“)在克隆集合中也有所反映,因为克隆是浅拷贝,指向堆中相同的Employee对象。为了修正这个问题,需要遍历集合,深克隆Employee对象,在这之前,要重写Employee对象的clone方法。

1)Employee实现Cloneable接口
2)为Employee类增加下面的clone()方法

@Override 
    protected Employee clone() { 
        Employee clone = null; 
        try{ 
            clone = (Employee) super.clone(); 

        }catch(CloneNotSupportedException e){ 
            throw new RuntimeException(e); // won't happen 
        }
         
        return clone; 
    }

3)不使用拷贝构造函数,使用下面的代码来深拷贝集合

Collection<Employee> copy = new HashSet<Employee>(org.size()); 

Iterator<Employee> iterator = org.iterator(); 
while(iterator.hasNext()){ 
    copy.add(iterator.next().clone()); 
}

4)运行相同的代码更改原始集合,克隆集合不会也被更改。

- Original Collection after modification  [Joe: staff, Tim: staff, Frank: staff]
- Copy of Collection without modification [Frank: Developer, Joe: Manager, Tim: Developer]

可以看到克隆集合和原始集合相互独立,它们指向不同的对象。

这就是Java中如何克隆集合的内容。现在我们知道拷贝构造函数或者ListSet等各种集合类的addAll()方法仅仅创建了集合的浅拷贝,而且原始集合和克隆集合指向相同的对象。为避免这个问题,应该深克隆集合,遍历集合克隆每个元素。尽管这要求集合中的对象必须支持深克隆操作。

原文链接: javarevisited 翻译: ImportNew.com - hejiani
译文链接: http://www.importnew.com/10761.html
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4 条评论

  1. alven 说道:

    学到了,感谢翻译

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  2. 信言 说道:

    感觉Cloneable过时了,现在一般用beanUtil或者json工具正反序列化一次即可

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  3. flzdc 说道:

    请问 CollectionCloningclass 这个是什么类?

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