Java - 实现数组的深拷贝和浅拷贝

Question

我想了解 Java 中浅拷贝和深拷贝的概念。有很多关于这个主题的文章和问答，但每当我尝试在真实的 Java 代码中实现这些概念时，一切都变得不清楚。

我理解的其中一个答案在 this link 中。 ，其中通过模式解释了深度和浅层复制。

我将在下面向您展示我对每种情况的实现:

• 浅拷贝:

我以 System.arraycopy() 方法为例，因为我在许多文章中读到它执行浅拷贝(以及 clone 方法)

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        NameValue[] instance1 = {
                new NameValue("name1", 1),
                new NameValue("name2", 2),
                new NameValue("name3", 3),
        };
        NameValue[] instance2 = new NameValue[instance1.length];

        // Print initial state
        System.out.println("Arrays before shallow copy:");
        System.out.println("Instance 1: " + Arrays.toString(instance1));
        System.out.println("Instance 2: " + Arrays.toString(instance2));

        // Perform shallow copy
        System.arraycopy(instance1, 0, instance2, 0, 3);

        // Change instance 1
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            instance1[i].change();
        }

        // Print final state
        System.out.println("Arrays after shallow copy:");
        System.out.println("Instance 1: " + Arrays.toString(instance1));
        System.out.println("Instance 2: " + Arrays.toString(instance2));
    }

    private static class NameValue {
        private String name;
        private int value;

        public NameValue(String name, int value) {
            super();
            this.name = name;
            this.value = value;
        }

        public void change() {
            this.name = this.name + "-bis";
            this.value = this.value + 1;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return this.name + ": " + this.value;
        }
    }
}

主要方法的执行结果如下:

Arrays before shallow copy:
Instance 1: [name1: 1, name2: 2, name3: 3]
Instance 2: [null, null, null]
Arrays after shallow copy:
Instance 1: [name1-bis: 2, name2-bis: 3, name3-bis: 4]
Instance 2: [name1-bis: 2, name2-bis: 3, name3-bis: 4]

此结果与上一个链接的架构一致:

• 深拷贝:

我在这个例子中使用了 Arrays.copyOf() 方法，因为我在许多文章中读到它执行深度复制(以及 Arrays.copyOfRange 方法)

public static void main(String[] args) {
    NameValue[] instance1 = {
            new NameValue("name1", 1),
            new NameValue("name2", 2),
            new NameValue("name3", 3),
    };
    NameValue[] instance2 = new NameValue[instance1.length];

    // Print initial state
    System.out.println("Arrays before deep copy:");
    System.out.println("Instance 1: " + Arrays.toString(instance1));
    System.out.println("Instance 2: " + Arrays.toString(instance2));

    // Perform deep copy
    instance2 = Arrays.copyOf(instance1, 3);

    // Change instance 1
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        instance2[i].change();
    }

    // Print final state
    System.out.println("Arrays after deep copy:");
    System.out.println("Instance 1: " + Arrays.toString(instance1));
    System.out.println("Instance 2: " + Arrays.toString(instance2));
}

显示:

Arrays before deep copy:
Instance 1: [name1: 1, name2: 2, name3: 3]
Instance 2: [null, null, null]
Arrays after deep copy:
Instance 1: [name1-bis: 2, name2-bis: 3, name3-bis: 4]
Instance 2: [name1-bis: 2, name2-bis: 3, name3-bis: 4]

如果我们将深度复制逻辑基于之前的模式，结果应该是这样的:

您可能会注意到，main 方法的执行结果与上述模式的逻辑不同。

欢迎任何解释。

Answer 1

我不知道你在哪里读到 copyOf() 执行深拷贝，因为那完全是错误的。

引用 Arrays.copyOf(T[] original, int newLength) 的 javadoc:

For all indices that are valid in both the original array and the copy, the two arrays will contain identical values.

这意味着它是一个浅拷贝。要成为深拷贝，值必须指向不同的对象，因为引用的对象也必须是副本。

要执行深复制，您必须迭代数组并复制值。 Java 不能为您做这些，因为它不知道如何复制对象。

例如Java 怎么知道如何复制 NameValue 对象？ 克隆()？复制构造函数？序列化+反序列化？工厂方法？其他方式？