一文带你读懂java中的对象拷贝
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java对象拷贝详解及实例
Java赋值是复制对象引用,如果我们想要得到一个对象的副本,使用赋值操作是无法达到目的的:
@Test public void testassign(){ Person p1=new Person(); p1.setAge(31); p1.setName("Peter"); Person p2=p1; System.out.println(p1==p2);//true }
如果创建一个对象的新的副本,也就是说他们的初始状态完全一样,但以后可以改变各自的状态,而互不影响,就需要用到java中对象的复制,如原生的clone()方法。
如何进行对象克隆
Object对象有个clone()方法,实现了对象中各个属性的复制,但它的可见范围是protected的,所以实体类使用克隆的前提是:
① 实现Cloneable接口,这是一个标记接口,自身没有方法。
② 覆盖clone()方法,可见性提升为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] }
该测试用例只有两个基本类型的成员,测试达到目的了。
事情貌似没有这么简单,为Person增加一个Address类的成员:
@Data public class Address { private String type; private String value; }
再来测试,问题来了。
@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); }
查看输出:
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))
遇到了点麻烦,只修改了p2的地址类型,两个地址类型都变成了Office。
浅拷贝和深拷贝
前面实例中是浅拷贝和深拷贝的典型用例。
浅拷贝:被复制对象的所有值属性都含有与原来对象的相同,而所有的对象引用属性仍然指向原来的对象。
深拷贝:在浅拷贝的基础上,所有引用其他对象的变量也进行了clone,并指向被复制过的新对象。
也就是说,一个默认的clone()方法实现机制,仍然是赋值。
如果一个被复制的属性都是基本类型,那么只需要实现当前类的cloneable机制就可以了,此为浅拷贝。
如果被复制对象的属性包含其他实体类对象引用,那么这些实体类对象都需要实现cloneable接口并覆盖clone()方法。
@Data public class Address implements Cloneable { private String type; private String value; @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); } }
这样还不够,Person的clone()需要显式地clone其引用成员。
@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; } }
重新跑前面的测试用例:
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方式深拷贝小结
① 如果有一个非原生成员,如自定义对象的成员,那么就需要:
- 该成员实现Cloneable接口并覆盖clone()方法,不要忘记提升为public可见。
- 同时,修改被复制类的clone()方法,增加成员的克隆逻辑。
② 如果被复制对象不是直接继承Object,中间还有其它继承层次,每一层super类都需要实现Cloneable接口并覆盖clone()方法。
与对象成员不同,继承关系中的clone不需要被复制类的clone()做多余的工作。
一句话来说,如果实现完整的深拷贝,需要被复制对象的继承链、引用链上的每一个对象都实现克隆机制。
前面的实例还可以接受,如果有N个对象成员,有M层继承关系,就会很麻烦。
利用序列化实现深拷贝
clone机制不是强类型的限制,比如实现了Cloneable并没有强制继承链上的对象也实现;也没有强制要求覆盖clone()方法。因此编码过程中比较容易忽略其中一个环节,对于复杂的项目排查就是困难了。
要寻找可靠的,简单的方法,序列化就是一种途径。
1.被复制对象的继承链、引用链上的每一个对象都实现java.io.Serializable接口。这个比较简单,不需要实现任何方法,serialVersionID的要求不强制,对深拷贝来说没毛病。
2.实现自己的deepClone方法,将this写入流,再读出来。俗称:冷冻-解冻。
@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; } }
原型工厂类
为了便于测试,也节省篇幅,封装一个工厂类。
公平起见,避免某些工具库使用缓存机制,使用原型方式工厂。
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拷贝对象
Dozer是一个Bean处理类库。
maven依赖
net.sf.dozer dozer 5.5.1
测试用例:
@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; }
输出:
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:在万次测试中dozer有一个很严重的问题,如果DozerBeanMapper对象在for循环中创建,效率(dozer:7358)降低近10倍。由于DozerBeanMapper是线程安全的,所以不应该每次都创建新的实例。可以自带的单例工厂DozerBeanMapperSingletonWrapper来创建mapper,或集成到spring中。
还有更暴力的,创建一个People类:
@Data public class People { private String name; private String age;//这里已经不是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); } }
只要属性名相同,干~
继续蹂躏:
@Data public class People { private String name; private String age; private Mapaddress;//�� @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复制对象
maven依赖
commons-beanutils commons-beanutils 1.9.3
测试用例:
@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复制对象
maven依赖:
cglib cglib 3.2.4
测试用例:
@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); }
结果大跌眼镜,cglib这么牛x,居然是浅拷贝。不过cglib提供了扩展能力:
@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复制对象
orika的作用不仅仅在于处理bean拷贝,更擅长各种类型之间的转换。
maven依赖:
ma.glasnost.orika orika-core 1.5.0
测试用例:
@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复制对象
给Spring个面子,貌似它不支持深拷贝。
Person p1=PersonFactory.newPrototypeInstance(); Person p2 = new Person(); Person p2 = (Person) BeanUtils.cloneBean(p1); //BeanUtils.copyProperties(p2, p1);//这个更没戏
深拷贝性能对比
@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)性能比较:
//dozer:721 //commons-beanutils:229 //cglib:133 //serializable:687 //orika:83 //clone:8
深拷贝总结
原生的clone效率无疑是最高的,用脚趾头都能想到。
偶尔用一次,用哪个都问题都不大。
一般性能要求稍高的应用场景,cglib和orika完全可以接受。
另外一个考虑的因素,如果项目已经引入了某个依赖,就用那个依赖来做吧,没必要再引入一个第三方依赖。
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