1 什么是 Clone ，容易實(shí)現(xiàn)嗎？
簡(jiǎn)單地說， Clone 就是對(duì)于給定的一個(gè)對(duì)象實(shí)例 o ，得到另一個(gè)對(duì)象實(shí)例 o’ ： o 與 o’ 類
型相同（ o.getClass() == o’.getClass() ），內(nèi)容相同（對(duì)于 o/o’ 中的字段 f ，如果 f 是基本數(shù)據(jù)類型，則 o.f == o’.f ；如果 f 是對(duì)象引用，則 o.f == o’.f 或 o.f 指向的對(duì)象與 o’.f 指向的對(duì)象的內(nèi)容相同）。通常稱 o’ 為 o 的克隆或副本。
直觀上看，似乎很容易為一個(gè)類加上 clone 方法：
|
class A {
private Type1 field1;
private Type2 field2;
…..
public Object clone() {
A a = new A();
a.field1 = a.getField1();
a.field2 = a.getField2();
……
return a;
}
}
|
然而，稍加推敲，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣的實(shí)現(xiàn)方法有兩個(gè)問題：
1. 要想某個(gè)類有 clone 功能，必須單獨(dú)為其實(shí)現(xiàn) clone() 函數(shù)，函數(shù)實(shí)現(xiàn)代碼與該類定義密切相關(guān)。
2. 即使基類 A 已有 clone() 函數(shù)，其子類 ExtendA 若要具備 clone 功能，則必須 override 其基類 A 的 clone() 函數(shù)。否則，對(duì)類型為 ExtendA 的對(duì)象 ea 的 clone() 方法的調(diào)用，會(huì)執(zhí)行于類 A 中定義的 clone() 方法而返回一個(gè)類型為 A 的對(duì)象，它顯然不是 ea 的克隆。
2 Java 對(duì) clone 的支持
萬(wàn)類之初的 Object 類有 clone() 方法：
|
protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;
|
該方法是 protected 的，顯然是留待被子類 override 的。該方法又是 native 的，必然做了
與具體平臺(tái)相關(guān)的底層工作。
事實(shí)上，類 Object 的 clone() 方法首先會(huì)檢查 this.getClass() 是否實(shí)現(xiàn)了 Cloneable 接口。
Cloneable 只是一個(gè)標(biāo)志接口而已，用來標(biāo)志該類是否有克隆功能。
|
public interface Cloneable {
}
|
如果 this.getClass() 沒有實(shí)現(xiàn) Cloneable 接口， clone() 就會(huì)拋 CloneNotSupportedException 返回。否則就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)類型為 this.getClass() 的對(duì)象 other ，并將 this 各 field 的值賦值給 other 的對(duì)應(yīng) field ，然后返回 other 。
如此一來，我們要定義一個(gè)具有 Clone 功能的類就相當(dāng)方便：
1. 在類的聲明中加入“ implements Cloneable ”，標(biāo)志該類有克隆功能；
2. Override 類 Object 的 clone() 方法，在該方法中調(diào)用 super.clone() ：
|
class CloneableClass implements Cloneable {
……
public Object clone() {
try {
return super.clone(); // 直接讓 Object.clone() 為我們代勞一切
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError();
}
}
}
|
3 Shallow Clone 與 Deep Clone
3.1 Shallow 與 Deep 從何而來
一個(gè)具有克隆功能的類，如果有可變（ Mutable ）類類型的字段 field ，如何為其克隆（副
本）對(duì)象 o’ 中的 field 賦值？
方法一、如 Object 的 clone() 方法所實(shí)現(xiàn)：設(shè)原始對(duì)象為 o ，其克隆對(duì)象是 o’ ，執(zhí)行 o’.field = o.field 。這樣， o’.field 與 o.field 指向同一個(gè)可變對(duì)象 m 。 o 與 o’ 可能會(huì)相互影響（一個(gè)對(duì)象的狀態(tài)可能會(huì)隨著另一個(gè)對(duì)象的狀態(tài)的改變而改變）。這樣的 Clone 稱為 Shallow Clone 。這也是 Object 的 clone() 方法的實(shí)現(xiàn)方式。
方法二、將 o.field 指向的可變對(duì)象 m 克隆，得到 m’ ，將 m’ 的引用賦值給 o’.field 。這樣 o’ 與 o 內(nèi)容相同，且相互之間無(wú)影響（一個(gè)對(duì)象狀態(tài)的改變不會(huì)影響另一個(gè)對(duì)象的狀態(tài)）。這樣的 Clone 稱為 Deep Clone 。
Java Collection 類庫(kù)中具體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類（ ArrayList/LinkedList ， HashSet/TreeSet ， HashMap/TreeMap 等）都具有克隆功能，且都是 Shallow Clone ，這樣設(shè)計(jì)是合理的，因?yàn)樗鼈儾恢来娣牌渲械拿總€(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象是否也有克隆功能。 System.arrayCopy() 的實(shí)現(xiàn)采用的也是 Shallow Clone 。
Deep Clone 對(duì)于實(shí)現(xiàn)不可變（ Immutable ）類很有幫助。設(shè)一個(gè)類包含可變類 M 類型的 field ，如何將其設(shè)計(jì)為不可變類呢？先為 M 實(shí)現(xiàn) Deep Clone 功能，然后這樣設(shè)計(jì)類 ImmutableClass ：
|
class ImmutableClass {
MutableClass m;
ImmutableClass(MutableClass m) {
this.m = m.clone(); // 將傳入的 m 的 clone 賦值給內(nèi)部 m
}
public MutableClass getM() {
return this.m.clone(); // 將內(nèi)部 m 的 clone 返回給外部
}
}
|
3.2 如何實(shí)現(xiàn) Deep Clone
檢查類有無(wú)可變類類型的字段。如果無(wú)，返回 super.clone() 即可；
如果有，確保包含的可變類本身都實(shí)現(xiàn)了 Deep Clone ；
Object o = super.clone(); // 先執(zhí)行淺克隆，確保類型正確和基本類型及非可變類類型字段內(nèi)容正確
對(duì)于每一個(gè)可變類類型的字段 field ：
o.field = this.getField().clone();
返回 o 。