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Java设计模式【之】原型模式及深拷贝与浅拷贝【源码解析】【案例：克隆羊】

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简介：
本篇文章深入解析了Java中的原型模式，并通过“克隆羊”案例详细讲解了深拷贝和浅拷贝的实现原理及其应用场景。 Java设计模式中的原型模式主要用于克隆对象实例。实现这一功能的方式是让需要被复制的类继承Cloneable接口，并覆盖Object类中的clone()方法。 **注意事项：** 1. 当调用一个对象的clone()方法时，返回的是该对象当前的状态。 2. 如果在重写的clone()方法中直接使用super.clone();这表示执行浅拷贝操作。 ### 浅拷贝： - 基本数据类型成员变量会进行值传递。因此修改其中一个对象的数据不会影响到另一个对象的相应数据项。 - 引用数据类型的复制只是将引用（即内存地址）进行了复制，两个克隆出的对象共享同一块内存区域中的实例。如果一个对象对该区域内的内容做了改动，则会影响到其他所有持有该引用的对象。 ### 深拷贝： 1. 对于基本类型的数据成员进行值的直接复制。 2. 针对引用数据类型的成员变量（如数组或类的对象），深拷贝会为每个这样的实例分配新的存储空间，并将旧对象中的内容完全克隆到新创建的空间中，使得两个对象不再共享任何内存区域。

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  • Java设计模式【之】原型模式及深拷贝与浅拷贝【源码解析】【案例：克隆羊】
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    本篇文章深入解析了Java中的原型模式，并通过“克隆羊”案例详细讲解了深拷贝和浅拷贝的实现原理及其应用场景。 Java设计模式中的原型模式主要用于克隆对象实例。实现这一功能的方式是让需要被复制的类继承Cloneable接口，并覆盖Object类中的clone()方法。 **注意事项：** 1. 当调用一个对象的clone()方法时，返回的是该对象当前的状态。 2. 如果在重写的clone()方法中直接使用super.clone();这表示执行浅拷贝操作。 ### 浅拷贝： - 基本数据类型成员变量会进行值传递。因此修改其中一个对象的数据不会影响到另一个对象的相应数据项。 - 引用数据类型的复制只是将引用（即内存地址）进行了复制，两个克隆出的对象共享同一块内存区域中的实例。如果一个对象对该区域内的内容做了改动，则会影响到其他所有持有该引用的对象。 ### 深拷贝： 1. 对于基本类型的数据成员进行值的直接复制。 2. 针对引用数据类型的成员变量（如数组或类的对象），深拷贝会为每个这样的实例分配新的存储空间，并将旧对象中的内容完全克隆到新创建的空间中，使得两个对象不再共享任何内存区域。
     
  • Python深拷贝与浅拷贝解析
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    本文深入解析了Python中对象的深拷贝和浅拷贝概念、实现方法及其应用场景，帮助读者掌握数据复制技巧。 在Python编程语言中，深拷贝和浅拷贝是两种不同的复制对象的方法，它们涉及到对象内存的管理和数据结构的复制。这两个概念对于理解和处理复杂的对象结构至关重要。 **浅拷贝（Shallow Copy）**：创建一个新的对象，但这个新对象中的元素是原对象中各子对象的引用，而不是它们的副本。这意味着如果原对象中的某个可变元素被修改，浅拷贝的对象也会受到影响。在Python中，可以使用以下几种方式实现浅拷贝： 1. **使用数据类型本身的构造器**：如`list(list1)`、`set(set1)`或`dict(dict1)`，这会创建一个新的对象，但其内部引用了原对象的元素。 2. **切片操作符 `:`**：如`list1[:]`，这也同样创建一个新对象，其元素是原对象元素的引用。 3. **使用 `copy.copy()` 函数**：适用于任何数据类型的浅拷贝。例如： - `copy.copy(list1)` - `copy.copy(set1)` - `copy.copy(dict1)` **深拷贝（Deep Copy）**：不仅创建一个新的对象，而且会递归地复制原对象中的所有可变元素，确保新对象与原对象及其子对象之间没有任何关联。这意味着即使原对象中的可变元素被修改，深拷贝的对象也不会受到影响。 在Python中可以使用`copy.deepcopy()`函数实现深拷贝： 下面是一些示例来进一步解释浅拷贝和深拷贝的区别： ```python import copy # 浅拷贝示例 list1 = [1, 2, [3, 4]] list2 = list(list1) list1[2][0] = 5 print(list2) # 输出：[1, 2, [5, 4]]，因为浅拷贝，子列表共享同一个引用 # 深拷贝示例 list3 = copy.deepcopy(list1) list1[2][0] = 6 print(list3) # 输出：[1, 2, [3, 4]]，深拷贝后，子列表不再共享引用 ``` 在上面的例子中，当我们修改`list1`中的子列表元素时，浅拷贝的`list2`也相应地改变了，因为它们都引用了同一块内存。而深拷贝的`list3`保持了原始状态，不受`list1`变化的影响，因为它拥有独立的子列表副本。 对于不可变类型（如整数、字符串、元组），浅拷贝和深拷贝没有实质区别，因为这些类型的对象一旦创建便不会改变。因此，在处理包含可变元素的复杂数据结构时，选择使用深拷贝可以提供更强的数据隔离性和安全性。
     
  • Java中深拷贝与浅拷贝示例代码
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    本篇文章提供了Java编程语言中实现对象深拷贝和浅拷贝的具体示例代码，并分析了两者的区别及应用场景。通过阅读本文，读者可以更好地理解如何在实际开发过程中运用这两种技术。 Java中的深拷贝（深度复制）与浅拷贝（浅层复制）是两种不同的对象克隆方式。 浅拷贝是指创建一个新对象，并将原对象中所有可访问的成员变量值复制到新的实例中，但这些成员变量所引用的对象不会被复制。因此，在进行浅拷贝后，源对象和目标对象会共享相同的引用地址（即内存位置）来指向那些不可变或复杂的数据结构。 而深拷贝则是创建一个全新的独立对象，并且递归地将原对象中的所有可访问字段也完全克隆一份出来，而不是仅仅是复制它们的引用。这意味着，在执行完深拷贝操作之后，源和目标两个实例之间不再有任何共享状态或者相互依赖关系了。 下面通过示例代码来展示浅拷贝与深拷贝的区别： ```java import java.util.ArrayList; import java.io.Serializable; class User implements Cloneable, Serializable { private String name; public ArrayList hobbies = new ArrayList<>(); // 构造函数、getter和setter省略 @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); } } public class DeepCopyVsShallowCopyDemo { public static void main(String[] args) throws Exception { User user1 = new User(张三); // 浅拷贝示例： User shallowUser2 = (User) user1.clone(); System.out.println(user1.hobbies == shallowUser2.hobbies); // 输出：true // 深拷贝示例（使用序列化实现）: byte[] bytes = serializeObject(user1); User deepCopyOfUser1 = deserializeBytes(bytes); System.out.println(user1.hobbies == deepCopyOfUser1.hobbies); // 输出：false } private static byte[] serializeObject(Object obj) throws Exception { ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos); oos.writeObject(obj); return bos.toByteArray(); } private static Object deserializeBytes(byte[] bytes) throws Exception { ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bytes); ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis); return ois.readObject(); } } ``` 在这个例子中，我们首先创建了一个名为`User`的类，并且该类实现了`Cloneable`接口以便能够执行浅拷贝。然后我们在主函数里分别演示了如何通过直接调用克隆方法来实现浅层复制以及怎样借助Java序列化机制完成深度复制的过程。最后输出的结果表明，对于复杂类型字段（这里使用的是ArrayList），深拷贝后的新对象与原始对象之间不再共享引用地址；而进行浅拷贝操作后的两个实例仍然共用了同一个`hobbies`列表的内存位置。 希望这个解释和示例代码能够帮助理解Java中关于深拷贝和浅拷贝的概念。
     
  • 简析Java中深拷贝与浅拷贝的区别
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    本文深入分析了Java编程语言中的对象复制机制，重点探讨了深拷贝和浅拷贝的概念、区别及其应用场景。通过实例解析，帮助读者理解如何在实际开发中选择合适的复制策略以避免常见的数据引用错误。 首先我们看看浅拷贝和深拷贝的定义： - 浅拷贝：只复制一个对象，但不复制该对象内部指向其他对象的数组或引用。 - 深拷贝：不仅复制对象本身，还会复制其内部的所有引用。 为了更好地理解它们的区别，假设有一个名为A的对象。它包含两个子对象A1和A2。
     
  • C++中的深拷贝与浅拷贝
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    本文探讨了C++编程语言中对象复制机制的核心概念——深拷贝和浅拷贝。通过对比分析两者的异同及其应用场景，帮助开发者正确选择使用策略以避免潜在的内存问题。 通过简短的代码和图片来解释C++中深拷贝和浅拷指的区别与概念。
     
  • 详解JavaScript中深拷贝与浅拷贝：实现方式及应用场合
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    本文深入探讨了JavaScript中的深拷贝和浅拷贝概念，包括各自的实现方法以及在不同场景下的适用性。通过对比分析帮助读者理解二者区别并灵活运用。 在JavaScript编程中，对象和数组的复制是一个常见的操作。根据对象内部属性的引用方式不同，可以将这种行为区分为深拷贝和浅拷贝。理解这两者之间的区别对于编写正确且高效的代码至关重要。 本段落详细探讨了JavaScript中的深拷贝与浅拷贝的概念、实现方法及其在各种场景下的应用情况。选择使用哪种复制方式取决于具体的需求和应用场景：浅拷贝适合处理简单的数据结构，而当需要完全独立的副本时，则应该采用深拷贝的方法来应对复杂的对象或数组。 简言之，在JavaScript编程中进行对象与数组的复制操作时，理解并掌握如何正确地执行深拷贝及浅拷贝是十分重要的。这不仅有助于编写出更高效的代码，还能确保程序在各种情况下都能正常运行。
     
  • Python中的深拷贝和浅拷贝
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    本文将详细介绍在Python编程语言中如何实现对象的深拷贝与浅拷贝，并探讨两者的区别及应用场景。 在使用Python编写A*算法的过程中遇到了一些与深拷贝和浅拷贝相关的问题。为了更好地理解这些概念，在这里总结一下有关这两种复制方式的知识。 首先来看浅拷贝的概念：当执行浅拷贝时，新对象仅创建一个指向原对象的引用，并不真正复制其内容。这意味着如果原始对象包含可变元素（如列表或字典），那么浅拷贝后的新副本将共享这些可变部分的内存地址，而不是拥有独立的数据副本。 例如： ```python a = [[1], [2], [3]] b = a.copy() ``` 这里`b=a.copy()`执行的是浅复制操作。在修改了列表`b[0][0]`后（即将其设为5），可以看到原始的变量`a[[0]][0]`也被更新成了5，这是因为它们共享相同的内存地址。 深拷贝则不同：它会创建一个新的完全独立的对象，并且递归地复制原对象的所有层次。因此，在进行修改时，不会影响到原来的对象。使用Python中的`copy.deepcopy()`函数可以实现这一点： ```python import copy a = [[1], [2], [3]] b = copy.deepcopy(a) ``` 在这个例子中，当对变量`b[0][0]`进行了更改后（将其设为5），原始的列表`a[[0]][0]`保持不变。这是因为深拷贝操作创建了新的独立对象。 区分浅拷贝和深拷贝的重要性在于处理复杂数据结构时避免不必要的副作用。例如，在A*算法中，探索不同路径的状态需要彼此独立，如果使用浅复制会导致状态间的相互影响从而导致错误的结果产生。因此对于包含可变元素的数据结构来说，进行深度复制是必要的。 在Python里，默认情况下不可变类型（如整数、字符串等）的拷贝操作会执行深拷贝，而可变类型的默认行为则是浅拷贝。为了确保正确性，在遇到复杂数据时应选择适当的复制方法。使用`.copy()`可以实现某些简单对象的浅拷贝；而对于深度复制，则需要调用`deepcopy()`函数。 总的来说，理解Python中的深拷贝和浅拷贝对于编写高效且没有副作用的代码至关重要。根据实际需求合理选用这两种方式有助于避免不必要的麻烦。
     
  • Python中赋值和拷贝（深拷贝与浅拷贝）的区别详解
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    本文详细解析了在Python编程语言中赋值、浅拷贝和深拷贝的概念及其区别。通过实例阐述如何正确使用这些方法来操作数据结构，避免常见的陷阱。适合初学者及进阶学习者参考。 本段落主要介绍了Python中的赋值、深拷贝与浅拷贝的区别，供需要的朋友参考。
     
  • 深入解析Python列表的赋值、复制、深拷贝与五种浅拷贝方法
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    本文详细探讨了Python中列表的操作方式，包括赋值、浅拷贝和深拷贝的概念及实现方法，帮助读者掌握有效管理数据的技术。 在讨论列表复制这一问题时，尽管它看似简单却包含了许多细节需要掌握，特别是对于初学者来说，一些显然的事情可能并不像想象中的那样直接有效。例如，“赋值”、“浅拷贝”和“深拷贝”的概念虽然听起来复杂但实际上非常关键。 首先来看一下列表的赋值操作： ```python # 定义一个新列表l1 = [1, 2, 3, 4, 5] # 对l2进行赋值l2 = l1 print(l1) l2[0] = 100 print(l1) ``` 示例输出结果： ```python [1, 2, 3, 4, 5] [100, 2, 3, 4, 5] ``` 从这个例子中可以看出，当对l2进行修改后，原始列表l1也发生了同样的变化。这是因为，在Python里，如果我们将一个列表赋值给另一个变量，实际上只是创建了一个指向同一内存位置的引用，并没有真正复制数据本身。对于可变对象如列表来说，“简单”的赋值操作并不会像我们预期那样产生独立的新副本。
     
  • Java中深拷贝与浅拷贝详解（通过clone()方法重写及序列化实现）
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    本文详细解析了Java中的深拷贝和浅拷贝概念，并介绍了如何使用clone()方法和序列化技术来实现对象的深度复制。 本段落主要介绍了Java中的深拷贝和浅拷贝，并通过示例代码详细讲解了clone()方法的重写以及如何使用序列化来实现真正的深拷贝。文章内容对学习者或工作者具有一定的参考价值，有需要的朋友可以继续阅读以获取更多信息。