如何正确覆盖克隆方法？

Question

我需要在我的一个没有超类的对象中实现深度克隆。

处理超类（即Object）抛出的已检查CloneNotSupportedException 的最佳方法是什么？

一位同事建议我按以下方式处理：

@Override
public MyObject clone()
{
    MyObject foo;
    try
    {
        foo = (MyObject) super.clone();
    }
    catch (CloneNotSupportedException e)
    {
        throw new Error();
    }

    // Deep clone member fields here

    return foo;
}

这对我来说似乎是一个很好的解决方案，但我想把它扔给 StackOverflow 社区，看看是否还有其他可以包含的见解。谢谢！

Answer 1

你一定要使用clone吗？大多数人都同意 Java 的 clone 已损坏。

Josh Bloch on Design - Copy Constructor versus Cloning

如果你读过我书中关于克隆的内容，尤其是如果你读到字里行间，你就会知道我认为clone 被深深地破坏了。 [...] 很遗憾 Cloneable 坏了，但它确实发生了。

您可以在他的书Effective Java 2nd Edition, Item 11: Override clone judiciously 中阅读更多关于该主题的讨论。他建议改用复制构造函数或复制工厂。

他接着写了几页关于如果你觉得必须的话，你应该如何实现clone。但他以这个结尾：

所有这些复杂性真的有必要吗？很少。如果你扩展一个实现Cloneable 的类，你别无选择，只能实现一个行为良好的clone 方法。否则，最好提供对象复制的替代方法，或者干脆不提供该功能。

重点是他的，不是我的。

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既然您明确表示您别无选择，只能实施 clone，在这种情况下您可以执行以下操作：确保 MyObject extends java.lang.Object implements java.lang.Cloneable。如果是这种情况，那么您可以保证您将永远捕获CloneNotSupportedException。正如一些人所建议的那样，抛出 AssertionError 似乎是合理的，但您也可以添加注释来解释为什么永远不会输入 catch 块在这种特殊情况下。

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或者，正如其他人也建议的那样，您也许可以在不调用 super.clone 的情况下实现 clone。

Answer 2

有时实现复制构造函数更简单：

public MyObject (MyObject toClone) {
}

它为您省去了处理CloneNotSupportedException 的麻烦，与final 字段一起使用，您不必担心返回的类型。

Answer 3

您的代码的工作方式非常接近于“规范”的编写方式。不过，我会在捕获中抛出一个AssertionError。它表示永远不应该到达那条线。

catch (CloneNotSupportedException e) {
    throw new AssertionError(e);
}

Answer 4

有两种情况会抛出CloneNotSupportedException：

1. 被克隆的类没有实现Cloneable（假设实际的克隆最终还是遵循Object的克隆方法）。如果您在其中编写此方法的类实现了Cloneable，则永远不会发生这种情况（因为任何子类都会适当地继承它）。
2. 异常是由实现显式抛出的 - 当超类为 Cloneable 时，这是防止子类中可克隆性的推荐方法。

后一种情况不能发生在您的类中（因为您直接在 try 块中调用超类的方法，即使是从调用 super.clone() 的子类中调用），前一种情况不应发生，因为您的类显然应该实现Cloneable。

基本上，您应该肯定地记录错误，但在这种特殊情况下，只有在您弄乱了类的定义时才会发生这种情况。因此将其视为NullPointerException（或类似）的检查版本 - 如果您的代码正常运行，它将永远不会被抛出。

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在其他情况下，您需要为这种可能性做好准备 - 无法保证给定对象是可克隆的，因此在捕获异常时，您应该根据这种情况采取适当的措施（继续对于现有对象，采用另一种克隆策略，例如序列化-反序列化，如果您的方法需要可克隆的参数等，则抛出IllegalParameterException。

编辑：虽然总的来说我应该指出，是的，clone() 确实很难正确实现，而且调用者很难知道返回值是否是他们想要的，当你考虑深克隆与浅克隆。完全避免整个事情并使用另一种机制通常会更好。

Answer 5

使用serialization 进行深层复制。这不是最快的解决方案，但它不依赖于类型。

Answer 6

您可以像这样实现受保护的复制构造函数：

/* This is a protected copy constructor for exclusive use by .clone() */
protected MyObject(MyObject that) {
    this.myFirstMember = that.getMyFirstMember(); //To clone primitive data
    this.mySecondMember = that.getMySecondMember().clone(); //To clone complex objects
    // etc
}

public MyObject clone() {
    return new MyObject(this);
}

Answer 7

尽管这里的大多数答案都是有效的，但我需要告诉您，您的解决方案也是实际的 Java API 开发人员如何做到的。 （Josh Bloch 或 Neal Gafter）

这里是 openJDK ArrayList 类的摘录：

public Object clone() {
    try {
        ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();
        v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
        v.modCount = 0;
        return v;
    } catch (CloneNotSupportedException e) {
        // this shouldn't happen, since we are Cloneable
        throw new InternalError(e);
    }
}

正如您已经注意到和其他人提到的，如果您声明实现了Cloneable 接口，CloneNotSupportedException 几乎没有机会被抛出。

另外，如果您在被覆盖的方法中没有做任何新的事情，则不需要覆盖该方法。仅当需要对对象进行额外操作或需要将其公开时才需要覆盖它。

最终，最好还是避免它并使用其他方式。

Answer 8

public class MyObject implements Cloneable, Serializable{   

    @Override
    @SuppressWarnings(value = "unchecked")
    protected MyObject clone(){
        ObjectOutputStream oos = null;
        ObjectInputStream ois = null;
        try {
            ByteArrayOutputStream bOs = new ByteArrayOutputStream();
            oos = new ObjectOutputStream(bOs);
            oos.writeObject(this);
            ois = new ObjectInputStream(new ByteArrayInputStream(bOs.toByteArray()));
            return  (MyObject)ois.readObject();

        } catch (Exception e) {
            //Some seriouse error :< //
            return null;
        }finally {
            if (oos != null)
                try {
                    oos.close();
                } catch (IOException e) {

                }
            if (ois != null)
                try {
                    ois.close();
                } catch (IOException e) {

                }
        }
    }
}

Answer 9

仅仅因为 java 的 Cloneable 实现被破坏，并不意味着您不能创建自己的实现。

如果 OP 的真正目的是创建一个深度克隆，我认为可以创建这样的接口：

public interface Cloneable<T> {
    public T getClone();
}

然后使用前面提到的原型构造函数来实现它：

public class AClass implements Cloneable<AClass> {
    private int value;
    public AClass(int value) {
        this.vaue = value;
    }

    protected AClass(AClass p) {
        this(p.getValue());
    }

    public int getValue() {
        return value;
    }

    public AClass getClone() {
         return new AClass(this);
    }
}

和另一个具有 AClass 对象字段的类：

public class BClass implements Cloneable<BClass> {
    private int value;
    private AClass a;

    public BClass(int value, AClass a) {
         this.value = value;
         this.a = a;
    }

    protected BClass(BClass p) {
        this(p.getValue(), p.getA().getClone());
    }

    public int getValue() {
        return value;
    }

    public AClass getA() {
        return a;
    }

    public BClass getClone() {
         return new BClass(this);
    }
}

通过这种方式，您可以轻松地深度克隆 BClass 类的对象，而无需 @SuppressWarnings 或其他花哨的代码。