详解Java中的指针、引用及对象的clone

 

类，对象与引用

Java最基本的概念就是类，类包括函数和变量。如果想要应用类，就要把类生成对象，这个过程被称作"类的实例化"。有几种方法把类实例化成对象，最常用的就是用"new"操作符。类实例化成对象后，就意味着要在内存中占据一块空间存放实例。

想要对这块空间操作就要应用到对象的引用。引用在Java语言中的体现就是变量，而变量的类型就是这个引用的对象。虽然在语法上可以在生成一个对象后直接调用该对象的函数或变量，如：

new String("Hello NDP")).substring(0,3)
　　//RETURN RESULT: Hel
 

 

但由于没有相应的引用，对这个对象的使用也只能局限这条语句中了。

产生：引用总是在把对象作参数"传递"的过程中自动发生，不需要人为的产生，也不能人为的控制引用的产生。这个传递包括把对象作为函数的入口参数的情况，也包括用"＝"进行对象赋值的时候。

范围：只有局部的引用，没有局部的对象。引用在Java语言的体现就是变量，而变量在Java语言中是有范围的，可以是局部的，也可以是全局的。

生存期：程序只能控制引用的生存周期。对象的生存期是由Java控制。用"new Object()"语句生成一个新的对象，是在计算机的内存中声明一块区域存储对象，只有Java的垃圾收集器才能决定在适当的时候回收对象占用的内存。

没有办法阻止对引用的改动。

什么是"clone"？

在实际编程过程中，我们常常要遇到这种情况：有一个对象A，在某一时刻A中已经包含了一些有效值，此时可能会需要一个和A完全相同新对象B，并且此后对B任何改动都不会影响到A中的值，也就是说，A与B是两个独立的对象，但B的初始值是由A对象确定的。

在Java语言中，用简单的赋值语句是不能满足这种需求的。要满足这种需求虽然有很多途径，但实现clone（）方法是其中最简单，也是最高效的手段。

Java的所有类都默认继承java.lang.Object类，在java.lang.Object类中有一个方法clone()。JDK API的说明文档解释这个方法将返回Object对象的一个拷贝。要说明的有两点：一是拷贝对象返回的是一个新对象，而不是一个引用。二是拷贝对象与用new操作符返回的新对象的区别就是这个拷贝已经包含了一些原来对象的信息，而不是对象的初始信息。

怎样应用clone()方法？

一个很典型的调用clone()代码如下：

class CloneClass
implements Cloneable
{
public int aInt;
public Object clone()
{
CloneClass o = null;
try{
o = (CloneClass)super.clone();
}catch(CloneNotSupportedException e)
{
e.printStackTrace();
}
return o;
}
｝
 

 

有三个值得注意的地方，一是希望能实现clone功能的CloneClass类实现了Cloneable接口，这个接口属于java.lang包，java.lang包已经被缺省的导入类中，所以不需要写成java.lang.Cloneable。

另一个值得请注意的是重载了clone()方法。最后在clone()方法中调用了super.clone()，这也意味着无论clone类的继承结构是什么样的，super.clone()直接或间接调用了java.lang.Object类的clone()方法。下面再详细的解释一下这几点。

应该说第三点是最重要的，仔细观察一下Object类的clone()一个native方法，native方法的效率一般来说都是远高于java中的非native方法。

这也解释了为什么要用Object中clone()方法而不是先new一个类，然后把原始对象中的信息赋到新对象中，虽然这也实现了clone功能。对于第二点，也要观察Object类中的clone()还是一个protected属性的方法。

这也意味着如果要应用clone()方法，必须继承Object类，在Java中所有的类是缺省继承Object类的，也就不用关心这点了。

然后重载clone()方法。还有一点要考虑的是为了让其它类能调用这个clone类的clone()方法，重载之后要把clone()方法的属性设置为public。

那么clone类为什么还要实现Cloneable接口呢？稍微注意一下，Cloneable接口是不包含任何方法的！其实这个接口仅仅是一个标志，而且这个标志也仅仅是针对Object类中clone()方法的，如果clone类没有实现Cloneable接口，并调用了Object的clone()方法（也就是调用了super.Clone()方法），那么Object的clone()方法就会抛出CloneNotSupportedException异常。

以上是clone的最基本的步骤，想要完成一个成功的clone，还要了解什么是"影子clone"和"深度clone"。

什么是影子clone？

下面的例子包含三个类UnCloneA，CloneB，CloneMain。CloneB类包含了一个UnCloneA的实例和一个int类型变量，并且重载clone()方法。CloneMain类初始化UnCloneA类的一个实例b1，然后调用clone()方法生成了一个b1的拷贝b2。最后考察一下b1和b2的输出：

package clone;
class UnCloneA {
private int i;
public UnCloneA(int ii) { i = ii; }
public void doublevalue() { i *= 2; }
public String toString() {
return Integer.toString(i);
}
}
class CloneB implements Cloneable{
public int aInt;
public UnCloneA unCA = new UnCloneA(111);
public Object clone(){
CloneB o = null;
try{
o = (CloneB)super.clone();
}catch(CloneNotSupportedException e){
e.printStackTrace();
}
return o;
}
}
public class CloneMain {
public static void main(String[] a){
CloneB b1 = new CloneB();
b1.aInt = 11;
System.out.println("before
clone,b1.aInt = "+ b1.aInt);
System.out.println("before
clone,b1.unCA = "+ b1.unCA);

CloneB b2 = (CloneB)b1.clone();
b2.aInt = 22;
b2.unCA.doublevalue();
System.out.println("=================================");
System.out.println("after clone,b1.aInt = "+ b1.aInt);
System.out.println("after clone,b1.unCA = "+ b1.unCA);
System.out.println("=================================");
System.out.println("after clone,b2.aInt = "+ b2.aInt);
System.out.println("after clone,b2.unCA = "+ b2.unCA);
}
}

/** RUN RESULT:
before clone,b1