Java 克隆对象技巧解析，如何高效实现深浅复制？

衡匙琴

·

2025-07-03 15:06:30

阅读17分钟

已读32次

Java中克隆对象的常用方法有1、实现Cloneable接口并重写clone()方法；2、使用序列化实现深度克隆；3、借助第三方库（如Apache Commons Lang）；4、通过拷贝构造函数。其中，最常见的是实现Cloneable接口并重写Object类的clone()方法。这样做可以直接调用super.clone()生成当前对象的浅拷贝，但需要注意：仅仅实现Cloneable接口，不重写clone()方法仍然会抛出CloneNotSupportedException。此外，浅克隆仅复制对象本身，对象引用字段不会递归复制，可能导致数据共享问题。因此，当对象含有复杂引用或集合类型时，更推荐使用深度克隆（如序列化或手动递归拷贝），以确保新旧对象完全独立。

《java 克隆对象》

一、JAVA对象克隆的常用方式

Java中，克隆对象的方法主要有以下几种：

方法	类型	适用场景	优缺点说明
实现Cloneable接口+重写clone()	浅/深拷贝	常规POJO类	简单高效，但需谨慎处理引用类型字段
序列化/反序列化	深拷贝	对象复杂或嵌套引用多	可以彻底复制，性能略低
拷贝构造函数	浅/深拷贝	控制性强	代码量大，但最灵活，适合自定义逻辑
第三方库（如Apache Commons）	深/浅拷贝	快速开发	封装好，易用性高，但需引入依赖

• 实现Cloneable接口+重写clone(): 最经典做法。只要类实现了java.lang.Cloneable接口，并在内部重写Object的clone()方法，就可以通过.clone()创建新实例。默认是浅克隆。

• 序列化与反序列化: 将对象转为字节流再还原，可自动完成所有层级属性的深度复制。

• 拷贝构造函数: 定义一个构造函数参数为同类型实例，在内部逐个赋值，可以选择性完成深/浅拷贝。

• 第三方库: 如Apache Commons Lang中的SerializationUtils.clone(Object)，能便捷地进行深度复制。

二、JAVA CLONEABLE接口与CLONE()方法详解

1. Cloneable接口

• 是一个标记型接口，没有任何方法，仅作为Object.clone()允许被调用的标识。
• 如果未实现该接口而调用Object.clone()，则会抛出CloneNotSupportedException异常。

2. clone()方法

• Object类中的protected Object clone() throws CloneNotSupportedException；
• 默认行为是对所有字段进行按位复制（shallow copy）。

3. 使用步骤

public class Person implements Cloneable \{
private String name;
private int age;
public Person(String name, int age) \{
this.name = name; this.age = age;
\}
@Override
public Person clone() \{
try \{
return (Person) super.clone();
\} catch(CloneNotSupportedException e) \{
throw new AssertionError();
\}
\}
\}

4. 注意事项

• 必须显示声明implements Cloneable
• 建议将clone()提升为public
• 对于包含引用类型字段，要考虑是否需要进行进一步处理（即手动深度克隆）

三、浅克隆VS深克隆：区别与应用场景

表格对比：

类型	定义	特点	场景举例
浅克隆	只复制当前对象及其基本类型属性	引用类型变量指向同一内存	单层简单数据结构
深克隆	递归复制所有层级的对象与属性	新旧两个对象互不影响	多层嵌套、集合类等

举例说明：

class Address implements Cloneable \{ ... \}
class Student implements Cloneable \{
Address addr;
@Override
public Student clone() \{
Student s = (Student) super.clone();
s.addr = addr.clone(); // 深度克隆Address属性
return s;
\}
\}

当Student student1和student2分属不同地址实例时，各自修改不会互相影响。这就是“深度克隆”的实际效果。

四、序列化方式实现JAVA对象深度克隆

步骤如下：

1. 对象及其所有可被引用成员均需实现Serializable。
2. 利用ObjectOutputStream将原始对象序列化到内存缓冲区。
3. 再通过ObjectInputStream反序列化得到全新副本。

示例代码：

public static <T extends Serializable> T deepClone(T obj) \{
try (
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(bos)
) \{
out.writeObject(obj);
try (ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(bis)) \{
return (T) in.readObject();
\}
\} catch (IOException | ClassNotFoundException e) \{
throw new RuntimeException(e);
\}
\}

优点：

• 不必显式地处理复杂嵌套结构；
• 能保证真正意义上的“全量”副本；

缺点：

• 性能略差于直接代码赋值；
• 所有成员都必须支持Serializable，否则异常；

应用场景：

• 数据传输、安全备份、大型集合等需彻底隔离的新副本需求。

五、借助第三方库快速完成JAVA对象克隆

常见工具包：Apache Commons Lang

示例代码：

import org.apache.commons.lang3.SerializationUtils;
MyClass copyObj = SerializationUtils.clone(origObj);

优点列表：

1. 简洁易用，只要目标类支持Serializable即可；
2. 可以避免手工维护大量嵌套字段的重复工作；
3. 社区成熟方案，可靠性强；

局限性列表：

1. 同样依赖Serializable，无特殊优化性能；
2. 外部依赖需合理管理版本兼容问题；

适合场景举例：

• 企业级快速开发，需要批量“无脑”复制大规模DTO的数据迁移或缓存刷新等场合。

六、自定义拷贝构造函数方式详解

原理说明： 通过在类中添加一个接收自身类型参数的构造器，从而显式决定每个成员变量如何赋值，实现最大灵活性。例如：

class Book \{
String name; Author author;
Book(Book b) \{ // 拷贝构造器
this.name = b.name;
this.author = new Author(b.author);
\}
\}

优劣势比较表：

优势	劣势
完全控制每个字段处理方式	手工劳动量大
可针对特殊业务定制逻辑	难以维护大型复杂结构

适用于需要定制部分特殊业务逻辑或者对安全审计要求较高的数据结构。

七、多种方式综合对比与选型建议

表格总结各主流方案特性：

|

方案 | 特点 | 典型适用场景 | 主要限制

|

Cloneable+clone() | 简单快捷；默认浅拷贝；可自定义扩展为深拷贝 | 普通POJO及轻量数据模型 | 引用类型需手动处理；易忽视细节

|

序列化/反序列化 | 无需关心嵌套结构，全自动真·深度 | 复杂多层级实体批量备份 | 必须全部可序列化；性能较低

|

第三方工具包 | 极简代码，可直接复用社区成果 | 快速开发/临时需求 | 依赖外部库，不适合核心业务

|

拷贝构造函数 | 最大灵活定制，可插入业务校验等 | 安全敏感系统、自定义规则需求 | 工作量大，不适合超大型模型

选型建议总结如下列表：

• 对象简单且追求效率：推荐首选Cloneable + 自定义clone()；
• 对象极其复杂或存在多级关联：首选“序列化”法或第三方工具包快速解决；
• 有特殊安全或业务判断逻辑：优先考虑“拷贝构造函数”；
• 性能要求极高且无多级嵌套：可自行实现高效浅/半深度copy；

八、实际开发中常见问题及应对策略

典型问题列表及解决办法

1. 未正确实现Cloneable导致异常

• 问题表现：调用obj.clone()时抛出CloneNotSupportedException
• 应对办法：确保目标类implements Cloneable，并保证子孙类也同步继承

2. 引用类型字段未做递归复制

• 问题表现：修改副本后影响原始数据，如HashMap/List内容变化联动。
• 应对办法：在clone()/构造器中对子成员也执行相应copy操作

3. 循环引用导致死锁或栈溢出

• 问题表现：如A持有B,B又持有A，两者互相递归时stack overflow。
• 应对办法：采用防护标志位，如Map缓存已处理过的节点避免重复进入

4. 性能瓶颈

• 问题表现：“全量”deep-copy耗时长，大型集合尤甚。
• 应对办法：评估实际必要性，仅针对关键分支做“局部”deep-copy，其余采用共享设计优化资源占用

5. 安全隐患

• 问题表现：“敏感信息”随意被copy泄露风险增加。
• 应对办法：“脱敏处理”、定制copy行为，对不可暴露内容留空/null替代等措施

九、案例分析与最佳实践建议

以电商订单模型为例(Order含多个Item，每个Item含商品详情Product)，演示如何合理选择和组合各种copy技术来满足不同业务需求——

表格展示不同策略下优劣权衡：

策略组合 优点 缺点 适配情境

单纯使用super.clone() 速度最快，最省事 无法独立Item/Product 订单明细无须隔离

结合自定义deepCopy() 任意粒度控制独立副本 开发维护复杂 关键环节防止串改

借助SerializationUtils 无需关心细节一键“完整分家” 一定程度上牺牲性能 历史快照留存、大批量迁移

最佳实践建议汇总：

1）不要盲目追求“全局deep copy”，权衡系统资源和实际隔离需求，为核心模块保留灵活扩展口径即可；

2）对于关键实体，可将copy相关逻辑统一封装到专门工具类，提高复用率并降低维护难度；

3）结合单元测试校验各方案下的数据读写隔离效果，及时发现潜在副作用和Bug风险；

4）文档充分注释每一种Copy策略背后的业务假设和边界条件，为团队协作提供清晰依据。

---

总结与行动建议

Java中实现对象克隆既有标准套路，也存在多种变通路径。核心观点包括：（1）根据数据模型复杂程度选择合理方案；（2）关注浅/深copy带来的数据一致性挑战；（3）利用社区成熟工具提升效率但警惕外部依赖风险。建议开发者在实际项目中，坚持封装复用原则，将Copy操作统一管理，并针对重要节点做好单元测试覆盖，以保证数据安全和系统健壮。如果遇到特殊需求，不妨综合运用多种技术路线，实现既高效又可控的数据隔离能力。同时，应注意文档和团队沟通，让每一次Copy都透明、有据可查。

精品问答:

---

什么是Java克隆对象？

我在学习Java时，看到很多资料提到克隆对象，但不太明白Java克隆对象具体指的是什么？它和普通的新建对象有什么区别？

Java克隆对象是指通过调用对象的clone()方法，创建一个与原对象内容相同的新实例。与通过new关键字创建新对象不同，克隆会复制原对象的属性值，包括基本类型和引用类型（浅拷贝或深拷贝）。Java中实现克隆通常需要实现Cloneable接口，并重写clone()方法。

Java中浅拷贝和深拷贝有什么区别？应该如何选择？

我知道Java克隆有浅拷贝和深拷贝两种方式，但不清楚它们的区别是什么，也不知道在实际开发中应该怎么选择使用哪种方式。

浅拷贝只复制对象本身及其基本属性，但引用类型属性仍指向原有内存地址；深拷贝除了复制基本属性，还递归复制引用类型，生成完全独立的新对象。选择时，如果目标对象包含可变引用且希望修改互不影响，应使用深拷贝。浅拷贝性能较优，适合不可变或简单结构。

如何在Java中正确实现Cloneable接口以支持自定义类的克隆？

我想为自定义类实现克隆功能，但听说直接用clone()方法可能会抛异常或者效果不好。我该怎么写代码才能安全高效地实现Cloneable接口呢？

正确实现Cloneable接口，需要：1）让类实现java.lang.Cloneable接口；2）重写protected clone()方法为public；3）调用super.clone()完成字段复制；4）对包含引用类型字段进行深度处理（如递归调用clone）。示例代码：

@Override
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
    MyClass cloned = (MyClass) super.clone();
    cloned.referenceField = this.referenceField.clone(); // 深拷贝示例
    return cloned;
}

使用Java克隆技术有哪些性能影响及优化建议？

我担心频繁使用clone()方法会不会影响程序性能，特别是在大规模数据处理场景下，有没有相关数据或者优化方案可以参考？

根据JVM性能测试，clone()方法因底层native调用开销，相比直接new实例多耗时约10%-20%。大量复杂深度复制还可能加重GC压力。优化建议包括：

1. 优先使用构造函数或工厂模式替代复杂克隆。
2. 对不可变或简单数据结构采用浅拷贝。
3. 利用第三方库如Apache Commons Lang SerializationUtils进行序列化深拷贝。
4. 缓存重复创建的对象实例减少频繁克隆。 合理权衡性能与功能需求，可有效提升系统稳定性。

149

×

微信分享

扫描二维码分享到微信