编程人员经常误用各个集合类提供的拷贝构造函数作为克隆List，Set，ArrayList，HashSet或者其他集合实现的方法。需要记住的是，Java集合的拷贝构造函数只提供浅拷贝而不是深拷贝，这意味着存储在原始List和克隆List中的对象是相同的，指向Java堆内存中相同的位置。增加了这个误解的原因之一是对于不可变对象集合的浅克隆。由于不可变性，即使两个集合指向相同的对象是可以的。字符串池包含的字符串就是这种情况，更改一个不会影响到另一个。使用ArrayList的拷贝构造函数创建雇员List的拷贝时就会出现问题，Employee类不是不可变的。在这种情况下，如果原始集合修改了雇员信息，这个变化也将反映到克隆集合。同样如果克隆集合雇员信息发生变化，原始集合也会被更改。绝大多数情况下，这种变化不是我们所希望的，克隆对象应该与原始对象独立。解决这个问题的方法是深克隆集合，深克隆将递归克隆对象直到基本数据类型或者不可变类。本文将了解一下深拷贝ArrayList或者HashSet等集合类的一种方法。如果你了解深拷贝与浅拷贝之间的区别，那么理解集合深克隆的方法就会很简单。
Java集合的深克隆
下面例子有一个Employee集合，Employee是可变对象，成员变量name和designation。它们存储在HashSet中。使用java.util.Collection接口的addAll()方法创建集合拷贝。然后修改存储在原始集合每个Employee对象的designation值。理想情况下这个改变不会影响克隆集合，因为克隆集合和原始集合应该相互独立，但是克隆集合也被改变了。修正这个问题的方法是对存储在Collection类中的元素深克隆。
1package javaBasic; 2 3import java.util.Collection; 4import java.util.HashSet; 5import java.util.Iterator; 6 7/** 8 * Java program to demonstrate copy constructor of Collection provides shallow 9 * copy and techniques to deep clone Collection by iterating over them. 10 * 11 * @author http://javarevisited.blogspot.com 12 */ 13public class CollectionCloningTest { 14 15 public static void main(String args[]) { 16 // deep cloning Collection in Java 17 Collection<Employee> org = new HashSet<Employee>(); 18 org.add(new Employee("Joe", "Manager")); 19 org.add(new Employee("Tim", "Developer")); 20 org.add(new Employee("Frank", "Developer")); 21 22 // creating copy of Collection using copy constructor 23 Collection<Employee> copy = new HashSet<Employee>(org); 24 25 System.out.println("Original Collection {} " + org); 26 System.out.println("Copy of Collection {} " + copy); 27 28 Iterator<Employee> itr = org.iterator(); 29 while (itr.hasNext()) { 30 itr.next().setDesignation("staff"); 31 } 32 33 System.out.println("Original Collection after modification {} " + org); 34 System.out 35 .println("Copy of Collection without modification {} " + copy); 36 37 // deep Cloning List in Java 38 39 } 40} 41 42class Employee { 43 private String name; 44 private String designation; 45 46 public Employee(String name, String designation) { 47 this.name = name; 48 this.designation = designation; 49 } 50 51 public String getDesignation() { 52 return designation; 53 } 54 55 public void setDesignation(String designation) { 56 this.designation = designation; 57 } 58 59 public String getName() { 60 return name; 61 } 62 63 public void setName(String name) { 64 this.name = name; 65 } 66 67 @Override 68 public String toString() { 69 return String.format("%s: %s", name, designation); 70 } 71}
输出：
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- Original Collection [Joe: Manager, Frank: Developer, Tim: Developer]
- Copy of Collection [Joe: Manager, Frank: Developer, Tim: Developer]
- Original Collection after modification [Joe: staff, Frank: staff, Tim: staff]
- Copy of Collection without modification [Joe: staff, Frank: staff, Tim: staff]
可以看到改变原始Collection中Employee对象(改变designation为”staff“)在克隆集合中也有所反映，因为克隆是浅拷贝，指向堆中相同的Employee对象。为了修正这个问题，需要遍历集合，深克隆Employee对象，在这之前，要重写Employee对象的clone方法。
1)Employee实现Cloneable接口
2)为Employee类增加下面的clone()方法
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@Override
protected Employee clone() {
Employee clone = null ;
try {
clone = (Employee) super .clone();
} catch (CloneNotSupportedException e){
throw new RuntimeException(e); // won't happen
}
return clone;
}
3)不使用拷贝构造函数，使用下面的代码来深拷贝集合
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Collection<Employee> copy = new HashSet<Employee>(org.size());
Iterator<Employee> iterator = org.iterator();
while (iterator.hasNext()){
copy.add(iterator.next().clone());
}
Code
1package javaBasic; 2 3import java.util.Collection; 4import java.util.HashSet; 5import java.util.Iterator; 6 7/** 8 * Java program to demonstrate copy constructor of Collection provides shallow 9 * copy and techniques to deep clone Collection by iterating over them. 10 * 11 * @author http://javarevisited.blogspot.com 12 */ 13public class CollectionCloningTest { 14 15 public static void main(String args[]) { 16 // deep cloning Collection in Java 17 Collection<Employee> org = new HashSet<Employee>(); 18 org.add(new Employee("Joe", "Manager")); 19 org.add(new Employee("Tim", "Developer")); 20 org.add(new Employee("Frank", "Developer")); 21 22 // creating copy of Collection using copy constructor 23 // Collection<Employee> copy = new HashSet<Employee>(org); 24 /** 25 * 不使用拷贝构造函数，使用下面的代码来深拷贝集合 26 */ 27 Collection<Employee> copy = new HashSet<Employee>(org.size()); 28 29 Iterator<Employee> iterator = org.iterator(); 30 while (iterator.hasNext()) { 31 copy.add(iterator.next().clone()); 32 } 33 34 System.out.println("Original Collection {} " + org); 35 System.out.println("Copy of Collection {} " + copy); 36 37 Iterator<Employee> itr = org.iterator(); 38 while (itr.hasNext()) { 39 itr.next().setDesignation("staff"); 40 } 41 42 System.out.println("Original Collection after modification {} " + org); 43 System.out 44 .println("Copy of Collection without modification {} " + copy); 45 46 // deep Cloning List in Java 47 48 } 49} 50 51class Employee implements Cloneable { 52 private String name; 53 private String designation; 54 55 public Employee(String name, String designation) { 56 this.name = name; 57 this.designation = designation; 58 } 59 60 public String getDesignation() { 61 return designation; 62 } 63 64 public void setDesignation(String designation) { 65 this.designation = designation; 66 } 67 68 public String getName() { 69 return name; 70 } 71 72 public void setName(String name) { 73 this.name = name; 74 } 75 76 @Override 77 public String toString() { 78 return String.format("%s: %s", name, designation); 79 } 80 81 @Override 82 protected Employee clone() { 83 Employee clone = null; 84 try { 85 clone = (Employee) super.clone(); 86 87 } catch (CloneNotSupportedException e) { 88 throw new RuntimeException(e); // won't happen 89 } 90 91 return clone; 92 } 93}
4)运行相同的代码更改原始集合，克隆集合不会也被更改。
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- Original Collection after modification [Joe: staff, Tim: staff, Frank: staff]
- Copy of Collection without modification [Frank: Developer, Joe: Manager, Tim: Developer]
可以看到克隆集合和原始集合相互独立，它们指向不同的对象。
这就是Java中如何克隆集合的内容**。现在我们知道拷贝构造函数或者****List或Set等各种集合类的addAll()方法仅仅创建了_集合的浅拷贝_，而且原始集合和克隆集合指向相同的对象。**为避免这个问题，应该深克隆集合，遍历集合克隆每个元素。尽管这要求集合中的对象必须支持深克隆操作。