深拷贝实现代码：https://github.com/wudashan/java-deep-copy
介绍
在Java语言里，当我们需要拷贝一个对象时，有两种类型的拷贝：浅拷贝与深拷贝。浅拷贝只是拷贝了源对象的地址，所以源对象的值发生变化时，拷贝对象的值也会发生变化。而深拷贝则是拷贝了源对象的所有值，所以即使源对象的值发生变化时，拷贝对象的值也不会改变。如下图描述：
了解了浅拷贝和深拷贝的区别之后，本篇博客将教大家几种深拷贝的方法。
拷贝对象
首先，我们定义一下需要拷贝的简单对象。
/**
* 用户
*/
public class User {
private String name;
private Address address;
// constructors, getters and setters
}
/**
* 地址
*/
public class Address {
private String city;
private String country;
// constructors, getters and setters
}
如上述代码，我们定义了一个User用户类，包含name姓名，和address地址，其中address并不是字符串，而是另一个Address类，包含country国家和city城市。构造方法和成员变量的get()、set()方法此处我们省略不写。接下来我们将详细描述如何深拷贝User对象。
方法一 构造函数
我们可以通过在调用构造函数进行深拷贝，形参如果是基本类型和字符串则直接赋值，如果是对象则重新new一个。
测试用例
@Test
public void constructorCopy() {
Address address = new Address("杭州", "中国");
User user = new User("大山", address);
// 调用构造函数时进行深拷贝
User copyUser = new User(user.getName(), new Address(address.getCity(), address.getCountry()));
// 修改源对象的值
user.getAddress().setCity("深圳");
// 检查两个对象的值不同
assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());
}
方法二 重载clone()方法
Object父类有个clone()的拷贝方法，不过它是protected类型的，我们需要重写它并修改为public类型。除此之外，子类还需要实现Cloneable接口来告诉JVM这个类是可以拷贝的。
重写代码
让我们修改一下User类，Address类，实现Cloneable接口，使其支持深拷贝。
/**
* 地址
*/
public class Address implements Cloneable {
private String city;
private String country;
// constructors, getters and setters
@Override
public Address clone() throws CloneNotSupportedException {
return (Address) super.clone();
}
}
/**
* 用户
*/
public class User implements Cloneable {
private String name;
private Address address;
// constructors, getters and setters
@Override
public User clone() throws CloneNotSupportedException {
User user = (User) super.clone();
user.setAddress(this.address.clone());
return user;
}
}
需要注意的是，super.clone()其实是浅拷贝，所以在重写User类的clone()方法时，address对象需要调用address.clone()重新赋值。
测试用例
@Test
public void cloneCopy() throws CloneNotSupportedException {
Address address = new Address("杭州", "中国");
User user = new User("大山", address);
// 调用clone()方法进行深拷贝
User copyUser = user.clone();
// 修改源对象的值
user.getAddress().setCity("深圳");
// 检查两个对象的值不同
assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());
}
方法三 Apache Commons Lang序列化
Java提供了序列化的能力，我们可以先将源对象进行序列化，再反序列化生成拷贝对象。但是，使用序列化的前提是拷贝的类（包括其成员变量）需要实现Serializable接口。Apache Commons Lang包对Java序列化进行了封装，我们可以直接使用它。
重写代码
让我们修改一下User类，Address类，实现Serializable接口，使其支持序列化。
/**
* 地址
*/
public class Address implements Serializable {
private String city;
private String country;
// constructors, getters and setters
}
/**
* 用户
*/
public class User implements Serializable {
private String name;
private Address address;
// constructors, getters and setters
}
测试用例
@Test
public void serializableCopy() {
Address address = new Address("杭州", "中国");
User user = new User("大山", address);
// 使用Apache Commons Lang序列化进行深拷贝
User copyUser = (User) SerializationUtils.clone(user);
// 修改源对象的值
user.getAddress().setCity("深圳");
// 检查两个对象的值不同
assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());
}
方法四 Gson序列化
Gson可以将对象序列化成JSON，也可以将JSON反序列化成对象，所以我们可以用它进行深拷贝。
测试用例
@Test
public void gsonCopy() {
Address address = new Address("杭州", "中国");
User user = new User("大山", address);
// 使用Gson序列化进行深拷贝
Gson gson = new Gson();
User copyUser = gson.fromJson(gson.toJson(user), User.class);
// 修改源对象的值
user.getAddress().setCity("深圳");
// 检查两个对象的值不同
assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());
}
方法五 Jackson序列化
Jackson与Gson相似，可以将对象序列化成JSON，明显不同的地方是拷贝的类（包括其成员变量）需要有默认的无参构造函数。
重写代码
让我们修改一下User类，Address类，实现默认的无参构造函数，使其支持Jackson。
/**
* 用户
*/
public class User {
private String name;
private Address address;
// constructors, getters and setters
public User() {
}
}
/**
* 地址
*/
public class Address {
private String city;
private String country;
// constructors, getters and setters
public Address() {
}
}
测试用例
@Test
public void jacksonCopy() throws IOException {
Address address = new Address("杭州", "中国");
User user = new User("大山", address);
// 使用Jackson序列化进行深拷贝
ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
User copyUser = objectMapper.readValue(objectMapper.writeValueAsString(user), User.class);
// 修改源对象的值
user.getAddress().setCity("深圳");
// 检查两个对象的值不同
assertNotSame(user.getAddress().getCity(), copyUser.getAddress().getCity());
}
总结
说了这么多深拷贝的实现方法，哪一种方法才是最好的呢？最简单的判断就是根据拷贝的类（包括其成员变量）是否提供了深拷贝的构造函数、是否实现了Cloneable接口、是否实现了Serializable接口、是否实现了默认的无参构造函数来进行选择。如果需要详细的考虑，则可以参考下面的表格：
| 深拷贝方法 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| 构造函数 | 1. 底层实现简单 2. 不需要引入第三方包 3. 系统开销小 4. 对拷贝类没有要求，不需要实现额外接口和方法 |
1. 可用性差，每次新增成员变量都需要新增新的拷贝构造函数 |
| 重载clone()方法 | 1. 底层实现较简单 2. 不需要引入第三方包 3. 系统开销小 |
1. 可用性较差，每次新增成员变量可能需要修改clone()方法 2. 拷贝类（包括其成员变量）需要实现Cloneable接口 |
| Apache Commons Lang序列化 | 1. 可用性强，新增成员变量不需要修改拷贝方法 | 1. 底层实现较复杂 2. 需要引入Apache Commons Lang第三方JAR包 3. 拷贝类（包括其成员变量）需要实现Serializable接口 4. 序列化与反序列化存在一定的系统开销 |
| Gson序列化 | 1. 可用性强，新增成员变量不需要修改拷贝方法 2. 对拷贝类没有要求，不需要实现额外接口和方法 |
1. 底层实现复杂 2. 需要引入Gson第三方JAR包 3. 序列化与反序列化存在一定的系统开销 |
| Jackson序列化 | 1. 可用性强，新增成员变量不需要修改拷贝方法 | 1. 底层实现复杂 2. 需要引入Jackson第三方JAR包 3. 拷贝类（包括其成员变量）需要实现默认的无参构造函数 4. 序列化与反序列化存在一定的系统开销 |
参考阅读
[1] How to Make a Deep Copy of an Object in Java
