Java clone 方法深度解析：淺層複製與深層複製實作範例

什麼是 clone？

在程式設計中，常需要一個與現有物件內容相同但獨立的新物件。單純賦值 (B = A) 僅複製參考，修改 B 會影響 A。clone() 能建立獨立副本。

實作 clone 的標準步驟

1. 實作 Cloneable 介面 (標記介面，無方法)。
2. 覆寫 clone() 方法，拋棄 protected 改為 public。
3. 在方法中呼叫 super.clone() 並捕獲 CloneNotSupportedException。

class CloneClass implements Cloneable {
    public int aInt;
    public Object clone() {
        CloneClass o = null;
        try { o = (CloneClass) super.clone(); }
        catch (CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); }
        return o;
    }
}

淺層複製 vs 深層複製

• 淺層複製 (預設)：Object.clone() 逐位複製欄位。基本型別複製值，參考型別複製參考地址，指向同一個物件。
• 深層複製：參考型別欄位也需遞迴 clone，使新物件與原物件完全無共享參考。

深層複製範例

class DeepClone implements Cloneable {
    private int[] data;
    private OtherObject ref;

    public DeepClone(int[] data, OtherObject ref) {
        this.data = data;
        this.ref = ref;
    }

    @Override
    public DeepClone clone() {
        try {
            DeepClone cloned = (DeepClone) super.clone();
            // 基本型別陣列需手動複製
            cloned.data = this.data.clone();
            // 參考物件需支援 clone
            cloned.ref = this.ref.clone();
            return cloned;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new AssertionError();
        }
    }
}

為何要實作 Cloneable？

Object.clone() 是 native 方法，效率高。若類別未實作 Cloneable 卻呼叫 super.clone()，會拋出 CloneNotSupportedException。實作介面即告知 JVM 該類別允許被複製。