深入浅出Java clone技术
类别: JAVA教程 
这是clone技术介绍的第一篇。本篇主要介绍对象clone技术的基本知识。
Clone基本知识储备
在Java里提到clone技术，就不能不提java.lang.Cloneable接口和含有clone方法的Object类。所有具有clone功能的类都有一个特性，那就是它直接或间接地实现了Cloneable接口。否则，我们在尝试调用clone（）方法时，将会触发CloneNotSupportedException异常。下面我们通过对Object类的部分源码的分析，来发现和理解这一特性。请看JDK中Object# clone()方法的源码：
/*
…………
* @return a clone of this instance.
* @exception? CloneNotSupportedException? if the object\'s class does not
*support the Cloneable interface. Subclasses
*that override the clone method can also
* throw this exception to indicate that an instance cannot
*be cloned.
* @see java.lang.Cloneable
*/
protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;
这段源码的@exception部分的描述内容证实了上文关于clone对象特性论断的正确性。它明确指出对象类必须支持Cloneable接口，否则即使派生类覆盖了Object#clone()方法，也同样会抛出CloneNotSupportedException这个异常。关于覆盖clone()方法，后续文章将会用专门篇幅进行比较详细的分析.
在上一篇中，介绍了java里clone的基本知识。本篇将着重描述如何实现clone。
l clone的实现
1.实现Cloneable接口
通过上一篇的介绍，我们知道，一个类若要具备clone功能，就必须实现Cloneable接口。做到这一步，clone功能已经基本实现了。Clone功能对我们来说，最主要的还是要能够使用它。那么我们如何才能使用clone功能呢？答案是覆盖Object#clone()方法。
2. 覆盖Object#clone()方法
为什么需要覆盖Object#clone()方法？这里得再次从jdk源码说起。JDK中Object# clone()方法的原型是：
protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;
是否注意到，这里clone()方法修饰符是protected，而不是public。这种访问的不可见性使得我们对Object#clone()方法不可见。相信读者已明白为什么要覆盖Object#clone()方法。而且，覆盖的方法的修饰符必须是public，如果还保留为protected，覆盖将变得没有实际意义。下面举一个具有clone功能的简单的例子：
/*
* 具有clone功能的类的例子
*/
public class CloneableObjExample implements Cloneable {
//……部分代码已省略……
private String name = null;
private int score = 0;
/**
* NOTE: 将protected 修饰符 更改为 public
* @see java.lang.Object#clone()
*/
public/*protected*/ Object clone() throws CloneNotSupportedException {
// call父类的clone方法
Object result = super.clone();
//TODO: 定制clone数据
return result;
}
}
3.定制clone
至此，clone已经真相大白。Clone的对象我们可以对其进行定制。还就上面的例子来说。下面的方法对功能做了一定的增强：
public/*protected*/ Object clone() throws CloneNotSupportedException {
// call父类的clone方法
CloneableObjExample result = (CloneableObjExample)super.clone();
//TODO: 定制clone数据
//虽然”clone”了，但还可以做点调整
result.name = “New Name”;
result.score = 90;
return result;
}
本篇介绍了如何实现clone。接下来的篇幅将就纵深clone等clone的高级特性进行分析。
本章将进入clone的高级特性，着重讲述纵深clone技术。
Clone通常有两种类型即浅clone和深clone。首先，分析一下两种的不同。浅clone和深clone都是clone，它们本质区别是对象内部的成员属性（非原生类型属性，如int等）在clone时是否处理为引用。如果仍然保留为引用，则称为浅clone，反之称为深clone。其实这两个概念也是相对的概念。在处理上它们有点区别，浅clone方式得到clone对象即可，深clone方式在得到clone对象后，还需要对引用的成员属性进行“clone”处理。从这个层次上说，深clone并没有什么特别地困难，简单讲就是创建好对象，再设置一些成员属性。关于深clone，网上的文章已经有太多，有点目不暇接的感觉，本文不再赘述，这也不是本文的重点。
本文的重点是要阐述纵深clone，亦即“N深clone”。深到什么程度为止？本文描述的目标是一直深到你想要的程度，包括深到不能再深的程度。
实现方案为采用java reflection技术和递归相结合。
大致步骤描述如下：首先采用java reflection技术动态获取成员方法列表。然后视clone的深度，对具备clone条件的并且有必要clone的成员进行逐一clone。这是一个递归的过程，直到clolne深度已到为止或者到对象已经没有需要clone的成员属性为止。
何为具备clone条件的并且有必要clone的成员进行逐一clone？比如，原生类型（primitive type），定为瞬态（Transient）的类型，不可访问的类型（!Field#isAccessible()），没实现Cloneable接口的类型等等，都不具备clone条件。String等java定义的类型就不需要再深入clone了，这些属于没必要进行clone的情况。但List类型等“容器”类是有必要clone的成员类型。
据此，递归程序示意如下（deepClone为java 方法）：
/**
* @return Object 返回clone的对象
* @param obj 原对象
* @param length clone的深度
*/
public Object deepClone(Object obj, int length) {
Object result = obj;
//此处为伪代码： 如果对象obj不具备clone条件，就返回result，这也是递归的结束条件。
//此处为伪代码： 如果对象obj没必要clone，就返回result
//此处为伪代码：开始进行“clone”对象。这地方是调一个抽象方法来处理，这样可以增加很多灵活性。该方法主要目的是实现“clone”对象方案。注意：这里面的“clone”方案可能是我们想都想不到的方案，它可能有很多创意，但效果都是一样的，就是要“clone”个新的对象出来。当然最容易想的就是Object#clone()方法了。示意如下：
result = om.clone(obj);
//此处为伪代码： 获取具备clone条件的并且有必要clone的所有成员。这地方也是调一个抽象方法来处理。同样是为了增强灵活性。获取这些成员的方法有很多，可能是通过setter和getter对来得到，也可能是通过get fields 等等方法得到(这种方法可能不少成员是无法直接访问的，往往需要结合别的方法)，甚至是多种方法的综合。总之，目的只有一个，就是获得这些成员。
for (int i = 0; i < fields.length; i++) {
//对成员进行处理
//如果已不需要再判断成员了，那除了“容器”成员外，已经clone结束
if (length <= 1) {
if (!“容器”成员) {
continue;
}
try {
//只需clone一次了，注意递归方法的深度参数传入1
clonedFieldValue = deepClone(“容器”成员的值, 1);
} catch (Exception ex2) {
ex2.printStackTrace();
return result;
}
} else {
try {
clonedFieldValue = deepClone(成员的值, length - 1);
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
return result;
}
}
try {
//此处为伪代码：将clone好的值（clonedFieldValue）设进去
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
return result;
}
}//for..
return result;
}
至此，已完成了“N深clone”。下面讨论一下别的相关问题。比如说这种深度clone原本是A-->B-->C--……-->xz这样一种情况，就是说A类含有B成员，B里面又含有C成员，依此类推。如果想在“N深clone”时，只clone“xz”这个成员怎么办？其实很简单，这个问题主要是要解决在递归过程中有些成员需要clone同时有些成员不需clone仍保留引用这个问题。在上面的递归示例中已经提到，实现“clone”的“方案”已经被定义成抽象方法，那么我们只要对这个方法做一个满足这个需求的实现即可。
Clone基本知识储备
在Java里提到clone技术，就不能不提java.lang.Cloneable接口和含有clone方法的Object类。所有具有clone功能的类都有一个特性，那就是它直接或间接地实现了Cloneable接口。否则，我们在尝试调用clone（）方法时，将会触发CloneNotSupportedException异常。下面我们通过对Object类的部分源码的分析，来发现和理解这一特性。请看JDK中Object# clone()方法的源码：
/*
…………
* @return a clone of this instance.
* @exception? CloneNotSupportedException? if the object\'s class does not
*support the Cloneable interface. Subclasses
*that override the clone method can also
* throw this exception to indicate that an instance cannot
*be cloned.
* @see java.lang.Cloneable
*/
protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;
这段源码的@exception部分的描述内容证实了上文关于clone对象特性论断的正确性。它明确指出对象类必须支持Cloneable接口，否则即使派生类覆盖了Object#clone()方法，也同样会抛出CloneNotSupportedException这个异常。关于覆盖clone()方法，后续文章将会用专门篇幅进行比较详细的分析.
在上一篇中，介绍了java里clone的基本知识。本篇将着重描述如何实现clone。
l clone的实现
1.实现Cloneable接口
通过上一篇的介绍，我们知道，一个类若要具备clone功能，就必须实现Cloneable接口。做到这一步，clone功能已经基本实现了。Clone功能对我们来说，最主要的还是要能够使用它。那么我们如何才能使用clone功能呢？答案是覆盖Object#clone()方法。
2. 覆盖Object#clone()方法
为什么需要覆盖Object#clone()方法？这里得再次从jdk源码说起。JDK中Object# clone()方法的原型是：
protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;
是否注意到，这里clone()方法修饰符是protected，而不是public。这种访问的不可见性使得我们对Object#clone()方法不可见。相信读者已明白为什么要覆盖Object#clone()方法。而且，覆盖的方法的修饰符必须是public，如果还保留为protected，覆盖将变得没有实际意义。下面举一个具有clone功能的简单的例子：
/*
* 具有clone功能的类的例子
*/
public class CloneableObjExample implements Cloneable {
//……部分代码已省略……
private String name = null;
private int score = 0;
/**
* NOTE: 将protected 修饰符 更改为 public
* @see java.lang.Object#clone()
*/
public/*protected*/ Object clone() throws CloneNotSupportedException {
// call父类的clone方法
Object result = super.clone();
//TODO: 定制clone数据
return result;
}
}
3.定制clone
至此，clone已经真相大白。Clone的对象我们可以对其进行定制。还就上面的例子来说。下面的方法对功能做了一定的增强：
public/*protected*/ Object clone() throws CloneNotSupportedException {
// call父类的clone方法
CloneableObjExample result = (CloneableObjExample)super.clone();
//TODO: 定制clone数据
//虽然”clone”了，但还可以做点调整
result.name = “New Name”;
result.score = 90;
return result;
}
本篇介绍了如何实现clone。接下来的篇幅将就纵深clone等clone的高级特性进行分析。
本章将进入clone的高级特性，着重讲述纵深clone技术。
Clone通常有两种类型即浅clone和深clone。首先，分析一下两种的不同。浅clone和深clone都是clone，它们本质区别是对象内部的成员属性（非原生类型属性，如int等）在clone时是否处理为引用。如果仍然保留为引用，则称为浅clone，反之称为深clone。其实这两个概念也是相对的概念。在处理上它们有点区别，浅clone方式得到clone对象即可，深clone方式在得到clone对象后，还需要对引用的成员属性进行“clone”处理。从这个层次上说，深clone并没有什么特别地困难，简单讲就是创建好对象，再设置一些成员属性。关于深clone，网上的文章已经有太多，有点目不暇接的感觉，本文不再赘述，这也不是本文的重点。
本文的重点是要阐述纵深clone，亦即“N深clone”。深到什么程度为止？本文描述的目标是一直深到你想要的程度，包括深到不能再深的程度。
实现方案为采用java reflection技术和递归相结合。
大致步骤描述如下：首先采用java reflection技术动态获取成员方法列表。然后视clone的深度，对具备clone条件的并且有必要clone的成员进行逐一clone。这是一个递归的过程，直到clolne深度已到为止或者到对象已经没有需要clone的成员属性为止。
何为具备clone条件的并且有必要clone的成员进行逐一clone？比如，原生类型（primitive type），定为瞬态（Transient）的类型，不可访问的类型（!Field#isAccessible()），没实现Cloneable接口的类型等等，都不具备clone条件。String等java定义的类型就不需要再深入clone了，这些属于没必要进行clone的情况。但List类型等“容器”类是有必要clone的成员类型。
据此，递归程序示意如下（deepClone为java 方法）：
/**
* @return Object 返回clone的对象
* @param obj 原对象
* @param length clone的深度
*/
public Object deepClone(Object obj, int length) {
Object result = obj;
//此处为伪代码： 如果对象obj不具备clone条件，就返回result，这也是递归的结束条件。
//此处为伪代码： 如果对象obj没必要clone，就返回result
//此处为伪代码：开始进行“clone”对象。这地方是调一个抽象方法来处理，这样可以增加很多灵活性。该方法主要目的是实现“clone”对象方案。注意：这里面的“clone”方案可能是我们想都想不到的方案，它可能有很多创意，但效果都是一样的，就是要“clone”个新的对象出来。当然最容易想的就是Object#clone()方法了。示意如下：
result = om.clone(obj);
//此处为伪代码： 获取具备clone条件的并且有必要clone的所有成员。这地方也是调一个抽象方法来处理。同样是为了增强灵活性。获取这些成员的方法有很多，可能是通过setter和getter对来得到，也可能是通过get fields 等等方法得到(这种方法可能不少成员是无法直接访问的，往往需要结合别的方法)，甚至是多种方法的综合。总之，目的只有一个，就是获得这些成员。
for (int i = 0; i < fields.length; i++) {
//对成员进行处理
//如果已不需要再判断成员了，那除了“容器”成员外，已经clone结束
if (length <= 1) {
if (!“容器”成员) {
continue;
}
try {
//只需clone一次了，注意递归方法的深度参数传入1
clonedFieldValue = deepClone(“容器”成员的值, 1);
} catch (Exception ex2) {
ex2.printStackTrace();
return result;
}
} else {
try {
clonedFieldValue = deepClone(成员的值, length - 1);
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
return result;
}
}
try {
//此处为伪代码：将clone好的值（clonedFieldValue）设进去
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
return result;
}
}//for..
return result;
}
至此，已完成了“N深clone”。下面讨论一下别的相关问题。比如说这种深度clone原本是A-->B-->C--……-->xz这样一种情况，就是说A类含有B成员，B里面又含有C成员，依此类推。如果想在“N深clone”时，只clone“xz”这个成员怎么办？其实很简单，这个问题主要是要解决在递归过程中有些成员需要clone同时有些成员不需clone仍保留引用这个问题。在上面的递归示例中已经提到，实现“clone”的“方案”已经被定义成抽象方法，那么我们只要对这个方法做一个满足这个需求的实现即可。
