建议：谨慎地覆盖clone。

「爱情、让人受尽委屈。」 2024-02-18 15:37 140阅读 0赞

Cloneable接口的目的是作为对象的一个mixin接口（mixin interface），表明这样的对象允许克隆（clone）。遗憾的是，他并没有成功地达到这个目的。其主要的缺陷在于它缺少一个clone方法，Object的clone方法是受保护的。如果不借助于反射（reflection），就不能仅仅因为一个对象实现了Cloneable，就可以调用clone方法。即使是反射调用也可能会失败，因为不能保证该对象一定具有可访问的clone方法。

既然Cloneable并没有包含任何方法，那么他到底有什么作用呢？他决定了Object中受保护的clone方法实现的行为；如果一个类实现了Cloneable，Object的clone方法就返回该对象的逐域拷贝，否则就会抛出CloneNotSupportedException异常。这是接口的一种极端非典型的用法，也不值得效仿。通常情况下，实现接口是为了表明类可以为它的客户做些什么。然而对于Cloneable接口，它改变了超类中受保护的方法的行为。

如果实现Cloneable接口是要对某个类起到作用，类和它的所有超类都必须遵守一个相当复杂的、不可实施的，并且基本上没有文档说明的协议。由此得到一种语言之外的（extralinguistic）机制：无需调用构造器就可以创建对象。

Clone方法的通用约束是非常弱的，下面是来自java.lang.Object规范中的约定内容【JavaSE6】：

创建和返回该对象的一个拷贝。这个“拷贝”的精确含义取决于该对象的类。一般的含义是，对于任何对象x，表达式

x.clone() != x

将会是ture，并且，表达式

x.clone().getClass() == x.getClass()

将会是true，但这些都不是绝对的要求。虽然通常情况下，表达式

x.clone().equals(x)

将会是true，但是，这也不是一个绝对的要求。拷贝对象往往会导致创建它的类的一个新实例，但它同时也会要求拷贝内部的数据结构。这个过程中没有调用构造器。

1.5发型版本中引入了协变返回类型（convariant return type）作为泛型。换句话说，目前覆盖方法的返回类型可以是被覆盖方法的返回类型的子类了。这样有助于覆盖方法提供更多关于被返回对象的信息，并且在客户端中不必进行转换。这里体现了一条通则：永远不要让客户去做任何类库能够替客户完成的事情。

实际上，clone方法就是另一个构造器；你必须确保他不会伤害到原始的对象，并确保正确的创建被克隆对象中的约定条件（invariant）。

还要注意，clone架构与引用可变对象的final域的正常用法是不相兼容的，除非在原始对象和克隆对象之间可以安全的共享此可变对象。为了使类称为可克隆的，可能有必要从某些域中去掉final修饰符。

克隆复杂对象的一种办法是，先调用super.clone，然后把结果对象中的所有域都设置成他们的空白状态（virgin state），然后调用高层（higher-level）的方法来重新产生对象的状态。

还有一点值得注意。如果你决定用线程安全的类实现Cloneable接口，要记得它的clone方法必须得到很好地同步，就像任何其他方法一样。Object的clone方法没有同步，因此即使很满意，可能也必须编写同步的clone方法来调用super.clone()。

简而言之，所有实现了Cloneable接口的类都应该用一个公有的方法覆盖clone。此公有方法首先调用super.clone，然后修正任何需要修正的域。一般情况下，这意味着要拷贝任何包含内部“深层结构”的可变对象，并用指向新对象的引用代替原来指向这些对象的引用。虽然，这些内部拷贝操作往往可以通过递归的调用clone来完成，但这通常并不是最佳方法。如果该类只包含基本类型的域，或者指向不可变对象的引用，那么多半的情况是没有域需要修正。这套规则也有例外，譬如，代表序列号或其他唯一ID值得域，或者代表对象的创建时间的域，不管这些域是基本类型还是不可变的，他们也都需要被修正。

真的有必要这么复杂吗？很少有这种必要。如果你扩展一个实现了Cloneable接口的类，那么你除了实现一个行为良好的clone方法外，没有别的选择。否则，最好提供某些其他的途径太代替对象拷贝，或者干脆不提供这样的功能。例如，对于不可变类，支持对象拷贝并没有太大的意义，因为被拷贝的对象与原始对象并没有实质的不用。

一个实现对象拷贝的好办法是提供一个拷贝构造器（copy constructor）或拷贝工厂（copy factory）。拷贝构造器只是一个构造器，它唯一的参数类型是包含该构造器的类，例如：

public Yum(Yum yum);

拷贝工厂是类似于拷贝构造器的静态工厂：

public static Yum newInstance(Yum yum);

拷贝构造器的做法，及其静态工厂方法的变形，都比Cloneable/clone方法具有更多的优势：他们不依赖于某一种很有风险的、语言之外的对象创建机制；他们不要求遵守尚未制定好文档的规范；他们不会与final域的正常使用发生冲突；他们不会抛出不必要的受检异常（checked exception），他们不需要进行类型转换。虽然你不可能把拷贝构造器或静态工厂放到接口中，但是由于Cloneable接口缺少一个公有的clone方法，所以它也没有提供一个接口该有的功能。因此，使用拷贝构造器或者拷贝工厂来代替clone方法时，并没有放弃接口的功能特性。

更进一步，拷贝构造器或者拷贝工厂可以带一个参数，参数类型是通过该类实现的接口。例如，按照惯例，所有通用集合实现都提供了一个拷贝构造器，它的参数类型为Collection或者Map。基于接口的拷贝构造器和拷贝工厂（更准确的叫法应该是“装换构造器（conversion constructor）”）和转换工厂（conversion factory）），允许客户选择拷贝的实现类型，而不是强迫客户接受原始的实现类型。例如，假设你有一个HashSet，并且希望把他拷贝成一个TreeSet，clone方法无法提供这样的功能，但是用转换构造器很容易实现：new TreeSet(s)。

既然Cloneable具有上述这么多问题，可以肯定的说，其他的接口都不应该扩展（extend）这个接口，为了继承而设计的类也不应该实现（implement）这个接口。由于具有这么多缺点，有些专家级的程序员干脆从来不去覆盖clone方法，也从来不去调用他，除非拷贝数组。你必须清楚一点，对于一个专门为了继承而设计的类，如果你未能提供行为良好的受保护的（protected）clone方法，它的子类就不可能实现Cloneable接口。