Java中實現List深度拷貝的方法

一、什麼是深度拷貝

在Java中，當我們需要複製一個對象的屬性到另一個對象時，常常會選擇使用淺拷貝。淺拷貝是指將對象的引用進行複製，這意味着新對象與原對象使用的是同一個內存地址，所以改變新對象中的屬性值也會影響到原對象的屬性值。相反，深度拷貝是指將對象包含的所有子對象也進行拷貝，這樣新對象與原對象是完全獨立的，它們的屬性值互不影響。

二、使用clone方法實現List深度拷貝

在Java中，Object類實現了一個叫做clone的方法，可以用來創建對象的副本。如果一個類想要使用clone方法，必須實現Cloneable接口，這個接口是一個標記接口，它並沒有需要實現的方法。

首先，我們需要定義一個可拷貝的類，例如：

public class Person implements Cloneable {
    private String name;
    private int age;
    private List hobbies; // 需要進行深度拷貝的屬性

    public Person(String name, int age, List hobbies) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.hobbies = hobbies;
    }

    // 省略getter和setter方法

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        // 先調用父類的clone方法獲得一個淺拷貝的Person對象
        Person clone = (Person) super.clone();
        // 再將hobbies屬性進行深度拷貝
        clone.hobbies = new ArrayList(hobbies);
        return clone;
    }
}

在上面的代碼中，我們先調用父類的clone方法獲得一個淺拷貝的Person對象，然後將hobbies屬性進行深度拷貝，最後返回新的Person對象。

接下來，我們可以測試一下這個深度拷貝方法是否可用：

public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
    List originalList = new ArrayList();
    originalList.add(new Person("Tom", 20, Arrays.asList("swimming", "reading")));
    originalList.add(new Person("Jerry", 18, Arrays.asList("music", "gaming")));

    List clonedList = new ArrayList();
    for (Person person : originalList) {
        clonedList.add((Person) person.clone());
    }

    // 改變hobbies屬性值
    clonedList.get(0).getHobbies().add("hiking");

    System.out.println(originalList.get(0).getHobbies()); // [swimming, reading]
    System.out.println(clonedList.get(0).getHobbies()); // [swimming, reading, hiking]
}

可以看到，原列表和克隆列表中的hobbies屬性值值發生了變化，證明深度拷貝方法生效。

三、使用序列化實現List深度拷貝

除了使用clone方法實現深度拷貝外，我們還可以使用Java的序列化機制。序列化是將對象轉換成位元組序列的過程，而反序列化則是將位元組序列轉換回對象。如果我們將一個對象通過序列化後再反序列化回來，得到的對象就是原對象的一個深度拷貝。

同樣地，我們需要定義一個可序列化的類：

public class Person implements Serializable {
    private String name;
    private int age;
    private List hobbies; // 需要進行深度拷貝的屬性

    public Person(String name, int age, List hobbies) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.hobbies = hobbies;
    }

    // 省略getter和setter方法
}

下面是序列化和反序列化的代碼：

public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
    List originalList = new ArrayList();
    originalList.add(new Person("Tom", 20, Arrays.asList("swimming", "reading")));
    originalList.add(new Person("Jerry", 18, Arrays.asList("music", "gaming")));

    ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream();
    ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(outputStream);
    objectOutputStream.writeObject(originalList);

    ByteArrayInputStream inputStream = new ByteArrayInputStream(outputStream.toByteArray());
    ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(inputStream);
    List clonedList = (List) objectInputStream.readObject();

    // 改變hobbies屬性值
    clonedList.get(0).getHobbies().add("hiking");

    System.out.println(originalList.get(0).getHobbies()); // [swimming, reading]
    System.out.println(clonedList.get(0).getHobbies()); // [swimming, reading, hiking]
}

可以看到，經過序列化和反序列化後，原列表和克隆列表中的hobbies屬性值也發生了變化，證明深度拷貝方法生效。

四、使用Apache Commons Lang實現List深度拷貝

如果我們不想自己實現深度拷貝的方法，可以使用Apache Commons Lang庫中的SerializationUtils類來實現。這個類提供了一組靜態方法，可以對任何實現了Serializable接口的對象進行深度拷貝。

接下來看看如何使用這個類：

public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
    List originalList = new ArrayList();
    originalList.add(new Person("Tom", 20, Arrays.asList("swimming", "reading")));
    originalList.add(new Person("Jerry", 18, Arrays.asList("music", "gaming")));

    List clonedList = (List) SerializationUtils.clone((Serializable) originalList);

    // 改變hobbies屬性值
    clonedList.get(0).getHobbies().add("hiking");

    System.out.println(originalList.get(0).getHobbies()); // [swimming, reading]
    System.out.println(clonedList.get(0).getHobbies()); // [swimming, reading, hiking]
}

可以看到，使用SerializationUtils類的clone方法同樣可以實現深度拷貝，且更加方便。

五、總結

本文介紹了Java中三種實現List深度拷貝的方法：使用clone方法、使用序列化、使用Apache Commons Lang庫的SerializationUtils類。在使用這些方法時，需要注意對象中是否包含子對象，需要對子對象也進行深度拷貝。