Java中如何克隆集合——ArrayList和HashSet深拷贝 - 黑马程序员技术交流社区

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。

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。

import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
/**
* Java program to demonstrate copy constructor of Collection provides shallow
* copy and techniques to deep clone Collection by iterating over them.
* @author http://javarevisited.blogspot.com
*/
public class CollectionCloningTest {
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(CollectionCloningclass);
public static void main(String args[]) {
// deep cloning Collection in Java
Collection<Employee> org = new HashSet<>();
org.add(new Employee("Joe", "Manager"));
org.add(new Employee("Tim", "Developer"));
org.add(new Employee("Frank", "Developer"));
// creating copy of Collection using copy constructor
Collection<Employee> copy = new HashSet<>(org);
logger.debug("Original Collection {}", org);
logger.debug("Copy of Collection {}", copy );
Iterator<Employee> itr = org.iterator();
while(itr.hasNext()){
itr.next().setDesignation("staff");
}
logger.debug("Original Collection after modification {}", org);
logger.debug("Copy of Collection without modification {}", copy );
// deep Cloning List in Java
}
}
class Employee {
private String name;
private String designation;
public Employee(String name, String designation) {
this.name = name;
this.designation = designation;
}
public String getDesignation() {
return designation;
}
public void setDesignation(String designation) {
this.designation = designation;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return String.format("%s: %s", name, designation );
}
}

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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]

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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。

@Override
protected Employee clone() {
Employee clone = null;
try{
clone = (Employee) super.clone();
}catch(CloneNotSupportedException e){
throw new RuntimeException(e); // won't happen
}
return clone;
}

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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());
}

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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]

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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。