Java 物件深拷貝與淺拷貝完整解析與實作

核心概念

• 淺拷貝：僅複製物件本身及基本型別欄位，引用型別欄位仍指向同一記憶體位址。
• 深拷貝：遞歸複製物件引用的所有物件，形成完全獨立的物件圖。

淺拷貝實作：Cloneable + clone()

class ClassInfo { String name; /* getter/setter */ }

class User implements Cloneable {
    String name; Long id; ClassInfo clazz;

    @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone(); // 預設淺拷貝
    }
}

// 測試
User u1 = new User(); u1.setClazz(new ClassInfo("Math"));
User u2 = (User) u1.clone();
System.out.println(u1.getClazz() == u2.getClazz()); // true：同一 ClassInfo 實例

深拷貝實作：序列化與反序列化

class Car implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    String name; /* getter/setter */
}

class People implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    Car car; /* getter/setter */

    People deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {
        try (ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
             ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos)) {
            oos.writeObject(this);
            try (ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
                 ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis)) {
                return (People) ois.readObject();
            }
        }
    }
}

// 測試
People p1 = new People(); p1.setCar(new Car("Benz"));
People p2 = p1.deepClone();
System.out.println(p1.getCar() == p2.getCar()); // false：獨立 Car 實例

五種建立物件方式

1. new 建構子
2. Class.newInstance()（已棄用）
3. Constructor.newInstance() 反射
4. clone() 拷貝
5. 反序列化 readObject()

選擇建議

注意事項

• 實作 Cloneable 但未重寫 clone() 會拋 CloneNotSupportedException。
• 序列化深拷貝要求所有參與類別實作 Serializable，且 serialVersionUID 穩定。
• 序列化效能較差，不適合高頻熱路徑。