问:什么是Object
类?
答:Object
类存储在java.lang包中,是所有java类(Object
类除外)的终极父类。当然,数组也继承了Object
类。然而,接口是不继承Object
类的,原因在这里指出:Section 9.6.3.4 of the Java Language Specification:“Object
类不作为接口的父类”。Object
类中声明了以下函数,我会在下文中作详细说明。
1 protected Object clone()
2 boolean equals(Object obj)
3 protected void finalize()
4 Class<?> getClass()
5 int hashCode()
6 void notify()
7 void notifyAll()
8 String toString()
9 void wait()
10 void wait(long timeout)
11 void wait(long timeout, int nanos)
java的任何类都继承了这些函数,并且可以覆盖不被final
修饰的函数。例如,没有final
修饰的toString()
函数可以被覆盖,但是final wait()
函数就不行。
问:可以声明要“继承Object
类”吗?
答:可以。在代码中明确地写出继承Object
类没有语法错误。参考代码清单1。
代码清单1:明确的继承Object
1 import java.lang.Object;
2 public class Employee extends Object {
3 private String name;
4
5 public Employee(String name) {
6 this.name = name;
7 }
8 public String getName() {
9 return name;
10 }
11 public static void main(String[] args) {
12 Employee emp = new Employee("John Doe");
13 System.out.println(emp.getName());
14 }
15 }
你可以试着编译代码1(javac Employee.java
),然后运行Employee.class(java Employee
),可以看到John Doe 成功的输出了。因为编译器会自动引入java.lang
包中的类型,即 import java.lang.Object
; 没必要声明出来。Java也没有强制声明“继承Object
类”。如果这样的话,就不能继承除Object
类之外别的类了,因为java不支持多继承。然而,即使不声明出来,也会默认继承了Object
类,参考代码清单2。
代码清单2:默认继承Object
类
1 public class Employee
2 {
3 private String name;
4
5 public Employee(String name)
6 {
7 this.name = name;
8 }
9
10 public String getName()
11 {
12 return name;
13 }
14
15 public static void main(String[] args)
16 {
17 Employee emp = new Employee("John Doe");
18 System.out.println(emp.getName());
19 }
20 }
就像代码清单1一样,这里的Employee
类继承了Object
,所以可以使用它的函数。
克隆Object
类
问:clone()
函数是用来做什么的?
答:clone()
可以产生一个相同的类并且返回给调用者。
问:clone()
是如何工作的?
答:Object
将clone()
作为一个本地方法来实现,这意味着它的代码存放在本地的库中。当代码执行的时候,将会检查调用对象的类(或者父类)是否实现了java.lang.Cloneable
接口(Object
类不实现Cloneable
)。如果没有实现这个接口,clone()
将会抛出一个检查异常()——java.lang.CloneNotSupportedException
,如果实现了这个接口,clone()
会创建一个新的对象,并将原来对象的内容复制到新对象,最后返回这个新对象的引用。
问:怎样调用clone()
来克隆一个对象?
答:用想要克隆的对象来调用clone()
,将返回的对象从Object
类转换到克隆的对象所属的类,赋给对象的引用。这里用代码清单3作一个示例。
代码清单3:克隆一个对象
1 public class CloneDemo implements Cloneable {
2 int x;
3
4 public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
5 CloneDemo cd = new CloneDemo();
6 cd.x = 5;
7 System.out.printf("cd.x = %d%n", cd.x);
8 CloneDemo cd2 = (CloneDemo) cd.clone();
9 System.out.printf("cd2.x = %d%n", cd2.x);
10 }
11 }
代码清单3声明了一个继承Cloneable
接口的CloneDemo
类。这个接口必须实现,否则,调用Object的clone()时将会导致抛出异常CloneNotSupportedException
。
CloneDemo
声明了一个int
型变量x
和主函数main()
来演示这个类。其中,main()
声明可能会向外抛出CloneNotSupportedException
异常。
Main()
先实例化CloneDemo
并将x
的值初始化为5。然后输出x
的值,紧接着调用clone()
,将克隆的对象传回CloneDemo
。最后,输出了克隆的x
的值。
编译代码清单3(javac CloneDemo.java
)然后运行(java CloneDemo
)。你可以看到以下运行结果:
cd.x = 5
cd2.x = 5
问:什么情况下需要覆盖clone()
方法呢?
答:上面的例子中,调用clone()
的代码是位于被克隆的类(即CloneDemo
类)里面的,所以就不需要覆盖clone()
了。但是,如果调用别的类中的clone()
,就需要覆盖clone()
了。否则,将会看到“clone
在Object
中是被保护的”提示,因为clone()
在Object
中的权限是protected
。(译者注:protected
权限的成员在不同的包中,只有子类对象可以访问。代码清单3的CloneDemo
类和代码清单4的Data
类是Object
类的子类,所以可以调用clone()
,但是代码清单4中的CloneDemo
类就不能直接调用Data
父类的clone()
)。代码清单4在代码清单3上稍作修改来演示覆盖clone()
。
代码清单4:从别的类中克隆对象
1 class Data implements Cloneable {
2 int x;
3
4 @Override
5 public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
6 return super.clone();
7 }
8 }
9
10 public class CloneDemo {
11 public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
12 Data data = new Data();
13 data.x = 5;
14 System.out.printf("data.x = %d%n", data.x);
15 Data data2 = (Data) data.clone();
16 System.out.printf("data2.x = %d%n", data2.x);
17 }
18 }
代码清单4声明了一个待克隆的Data
类。这个类实现了Cloneable
接口来防止调用clone()
的时候抛出异常CloneNotSupportedException
,声明了int
型变量x
,覆盖了clone()
方法。这个方法通过执行super.clone()
来调用父类的clone()
(这个例子中是Object
的)。通过覆盖来避免抛出CloneNotSupportedException
异常。代码清单4也声明了一个CloneDemo
类来实例化Data
,并将其初始化,输出示例的值。然后克隆Data
的对象,同样将其值输出。编译代码清单4(javac CloneDemo.java
)并运行(java CloneDemo
),你将看到以下运行结果:
data.x = 5
data2.x = 5
问:什么是浅克隆?
A:浅克隆(也叫做浅拷贝)仅仅复制了这个对象本身的成员变量,该对象如果引用了其他对象的话,也不对其复制。代码清单3和代码清单4演示了浅克隆。新的对象中的数据包含在了这个对象本身中,不涉及对别的对象的引用。如果一个对象中的所有成员变量都是原始类型,并且其引用了的对象都是不可改变的(大多情况下都是)时,使用浅克隆效果很好!但是,如果其引用了可变的对象,那么这些变化将会影响到该对象和它克隆出的所有对象!代码清单5给出一个示例。
代码清单5:演示浅克隆在复制引用了可变对象的对象时存在的问题
1 class Employee implements Cloneable {
2 private String name;
3 private int age;
4 private Address address;
5
6 Employee(String name, int age, Address address) {
7 this.name = name;
8 this.age = age;
9 this.address = address;
10 }
11
12 @Override
13 public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
14 return super.clone();
15 }
16
17 Address getAddress() {
18 return address;
19 }
20
21 String getName() {
22 return name;
23 }
24
25 int getAge() {
26 return age;
27 }
28 }
29
30 class Address {
31 private String city;
32
33 Address(String city) {
34 this.city = city;
35 }
36
37 String getCity() {
38 return city;
39 }
40
41 void setCity(String city) {
42 this.city = city;
43 }
44 }
45
46 public class CloneDemo {
47 public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
48 Employee e = new Employee("John Doe", 49, new Address("Denver"));
49 System.out.printf("%s: %d: %s%n", e.getName(), e.getAge(),
50 e.getAddress().getCity());
51 Employee e2 = (Employee) e.clone();
52 System.out.printf("%s: %d: %s%n", e2.getName(), e2.getAge(),
53 e2.getAddress().getCity());
54 e.getAddress().setCity("Chicago");
55 System.out.printf("%s: %d: %s%n", e.getName(), e.getAge(),
56 e.getAddress().getCity());
57 System.out.printf("%s: %d: %s%n", e2.getName(), e2.getAge(),
58 e2.getAddress().getCity());
59 }
60 }
代码清单5给出了Employee
、Address
和CloneDemo
类。Employee
声明了name
、age
、address
成员变量,是可以被克隆的类;Address
声明了一个城市的地址并且其值是可变的。CloneDemo
类驱动这个程序。CloneDemo的主函数main()创建了一个Employee
对象并且对其进行克隆,然后,改变了原来的Employee
对象中address值城市的名字。因为原来的Employee
对象和其克隆出来的对象引用了相同的Address
对象,所以两者都会提现出这个变化。编译 (javac CloneDemo.java
) 并运行 (java CloneDemo
)代码清单5,你将会看到如下输出结果:
John Doe: 49: Denver
John Doe: 49: Denver
John Doe: 49: Chicago
John Doe: 49: Chicago
问:什么是深克隆?
答:深克隆(也叫做深复制)会复制这个对象和它所引用的对象的成员变量,如果该对象引用了其他对象,深克隆也会对其复制。例如,代码清单6在代码清单5上稍作修改演示深克隆。同时,这段代码也演示了协变返回类型和一种更为灵活的克隆方式。
代码清单6:深克隆成员变量address
1 class Employee implements Cloneable
2 {
3 private String name;
4 private int age;
5 private Address address;
6
7 Employee(String name, int age, Address address)
8 {
9 this.name = name;
10 this.age = age;
11 this.address = address;
12 }
13
14 @Override
15 public Employee clone() throws CloneNotSupportedException
16 {
17 Employee e = (Employee) super.clone();
18 e.address = address.clone();
19 return e;
20 }
21
22 Address getAddress()
23 {
24 return address;
25 }
26
27 String getName()
28 {
29 return name;
30 }
31
32 int getAge()
33 {
34 return age;
35 }
36 }
37
38 class Address
39 {
40 private String city;
41
42 Address(String city)
43 {
44 this.city = city;
45 }
46
47 @Override
48 public Address clone()
49 {
50 return new Address(new String(city));
51 }
52
53 String getCity()
54 {
55 return city;
56 }
57
58 void setCity(String city)
59 {
60 this.city = city;
61 }
62 }
63
64 public class CloneDemo
65 {
66 public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException
67 {
68 Employee e = new Employee("John Doe", 49, new Address("Denver"));
69 System.out.printf("%s: %d: %s%n", e.getName(), e.getAge(),
70 e.getAddress().getCity());
71 Employee e2 = (Employee) e.clone();
72 System.out.printf("%s: %d: %s%n", e2.getName(), e2.getAge(),
73 e2.getAddress().getCity());
74 e.getAddress().setCity("Chicago");
75 System.out.printf("%s: %d: %s%n", e.getName(), e.getAge(),
76 e.getAddress().getCity());
77 System.out.printf("%s: %d: %s%n", e2.getName(), e2.getAge(),
78 e2.getAddress().getCity());
79 }
80 }
Java支持协变返回类型,代码清单6利用这个特性,在Employee
类中覆盖父类clone()
方法时,将返回类型从Object
类的对象改为Employee
类型。这样做的好处就是,Employee
类之外的代码可以不用将这个类转换为Employee
类型就可以对其进行复制。Employee
类的clone()
方法首先调用super().clone()
,对name,age,address
这些成员变量进行浅克隆。然后,调用成员变量Address
对象的clone()
来对其引用Address
对象进行克隆。从Address
类中的clone()
函数可以看出,这个clone()
和我们之前写的clone()
有些不同:
Address
类没有实现Cloneable
接口。因为只有在Object
类中的clone()
被调用时才需要实现,而Address
是不会调用clone()
的,所以没有实现Cloneable()
的必要。- 这个
clone()
函数没有声明抛出CloneNotSupportedException
。这个检查异常只可能在调用Object
类clone()
的时候抛出。clone()
是不会被调用的,因此这个异常也就没有被处理或者传回调用处的必要了。 Object
类的clone()
没有被调用(这里没有调用super.clone()
)。因为这不是对Address
的对象进行浅克隆——只是一个成员变量复制而已。
为了克隆Address
的对象,需要创建一个新的Address
对象并对其成员进行初始化操作。最后将新创建的Address
对象返回。
编译(javac CloneDemo.java
)代码清单6并且运行这个程序,你将会看到如下输出结果(java CloneDemo
):
John Doe: 49: Denver
John Doe: 49: Denver
John Doe: 49: Chicago
John Doe: 49: Denver
Q:如何克隆一个数组?
A:对数组类型进行浅克隆可以利用clone()
方法。对数组使用clone()
时,不必将clone()
的返回值类型转换为数组类型,代码清单7示范了数组克隆。
代码清单7:对两个数组进行浅克隆
1 class City {
2 private String name;
3
4 City(String name) {
5 this.name = name;
6 }
7
8 String getName() {
9 return name;
10 }
11
12 void setName(String name) {
13 this.name = name;
14 }
15 }
16
17 public class CloneDemo {
18 public static void main(String[] args) {
19 double[] temps = { 98.6, 32.0, 100.0, 212.0, 53.5 };
20 for (double temp : temps)
21 System.out.printf("%.1f ", temp);
22 System.out.println();
23 double[] temps2 = temps.clone();
24 for (double temp : temps2)
25 System.out.printf("%.1f ", temp);
26 System.out.println();
27
28 System.out.println();
29
30 City[] cities = { new City("Denver"), new City("Chicago") };
31 for (City city : cities)
32 System.out.printf("%s ", city.getName());
33 System.out.println();
34 City[] cities2 = cities.clone();
35 for (City city : cities2)
36 System.out.printf("%s ", city.getName());
37 System.out.println();
38
39 cities[0].setName("Dallas");
40 for (City city : cities2)
41 System.out.printf("%s ", city.getName());
42 System.out.println();
43 }
44 }
代码清单7声明了一个City
类存储名字,还有一些有关城市的数据(比如人口)。CloneDemo
类提供了主函数main()
来演示数组克隆。
main()
函数首先声明了一个双精度浮点型数组来表示温度。在输出数组的值之后,克隆这个数组——注意没有运算符。之后,输出克隆的完全相同的数据。
紧接着,main()
声明了一个City
对象的数组,输出城市的名字,克隆这个数组,输出克隆的这个数组中城市的名字。为了证明浅克隆完成(比如,这两个数组引用了相同的City
对象),main()
最后改变了原来的数组中第一个城市的名字,输出第二个数组中所有城市的名字。我们马上就可以看到,第二个数组中的名字也改变了。
编译 (javac CloneDemo.java
)并运行 (java CloneDemo
)代码清单7,你将会看到如下输出结果:
98.6 32.0 100.0 212.0 53.5
98.6 32.0 100.0 212.0 53.5
Denver Chicago
Denver Chicago
Dallas Chicago