effective-Java

谨慎地重写 clone 方法

Cloneable 接口的目的是作为一个 mixin 接口 ，公布这样的类允许克隆。

不幸的是，它没有达到这个目的。它的主要缺点是缺少 clone 方法，而 Object 的 clone 方法是受保护的。

你不能，不借助反射，仅仅因为它实现了 Cloneable 接口，就调用对象上的 clone 方法。

即使是反射调用也可能失败，因为不能保证对象具有可访问的 clone 方法。

Cloneable 接口决定了 Object 的受保护的 clone 方法实现的行为：如果一个类实现了 Cloneable 接口，那么 Object 的 clone 方法将返回该对象的逐个属性（field-by-field）拷贝；否则会抛出 CloneNotSupportedException 异常。

这是一个非常反常的接口使用，而不应该被效仿。 通常情况下，实现一个接口用来表示可以为客户做什么。但对于 Cloneable 接口，它会修改父类上受保护方法的行为。

普通克隆

假设你希望在一个类中实现 Cloneable 接口，它的父类提供了一个行为良好的 clone 方法。首先调用 super.clone。 得到的对象将是原始的完全功能的复制品。 在你的类中声明的任何属性将具有与原始属性相同的值。 如果每个属性包含原始值或对不可变对象的引用，则返回的对象可能正是你所需要的，在这种情况下，不需要进一步的处理。

示例代码：Item13Example01.java：实现 Cloneable 接口的 clone 方法。

对象包含引用可变对象的属性

如果对象包含引用可变对象的属性，则前面显示的简单 clone 实现可能是灾难性的。

• Item13Example02.java： 如果 clone 方法仅返回 super.clone() 调用的对象，那么生成的 Stack 实例在其 size 属性中具有正确的值，但 elements 属性引用与原始 Stack 实例相同的数组。
• Item13Example03.java：为了使 Stack 上的 clone 方法正常工作，它必须复制 stack 对象的内部。

克隆 final 属性

如果属性是 final 的，则以前的解决方案将不起作用，因为克隆将被禁止向该属性分配新的值。

这是一个基本的问题：像序列化一样，Cloneable 体系结构与引用可变对象的 final 属性的正常使用不兼容，除非可变对象可以在对象和其克隆之间安全地共享。

为了使一个类可以克隆，可能需要从一些属性中移除 final 修饰符。

• Item13Example04.java： 只是递归地克隆哈希桶数组。

  虽然被克隆的对象有自己的哈希桶数组，但是这个数组引用与原始数组相同的链表，这很容易导致克隆对象和原始对象中的不确定性行为。

• Item13Example05.java：复制包含每个桶的链表。

  如果哈希桶不是太长，这种技术很聪明并且工作正常。

  但是，克隆链表不是一个好方法，因为它为列表中的每个元素消耗一个栈帧（stack frame）。

  如果列表很长，这很容易导致堆栈溢出。

• Item13Example06.java：用迭代来替换 deepCopy 中的递归。

复制构造方法或复制工厂

对象复制更好的方法是提供一个复制构造方法或复制工厂。

复制构造方法接受参数，其类型为包含此构造方法的类，例如：

// 复制构造方法
public Yum(Yum yum) { ... };

// 复制工厂
public static Yum newInstance(Yum yum) { ... };

复制构造方法及其静态工厂变体与 Cloneable/clone 相比有许多优点：

• 它们不依赖风险很大的语言外的对象创建机制；
• 不要求遵守那些不太明确的惯例；
• 不会与 final 属性的正确使用相冲突;
• 不会抛出不必要的检查异常;
• 不需要类型转换。

此外，复制构造方法或复制工厂可以接受类型为该类实现的接口的参数。 例如，按照惯例，所有通用集合实现都提供了一个构造方法，其参数的类型为 Collection 或 Map。 基于接口的复制构造方法和复制工厂（更适当地称为转换构造方法和转换工厂）允许客户端选择复制的实现类型，而不是强制客户端接受原始实现类型。 例如，假设你有一个 HashSet，并且你想把它复制为一个 TreeSet。 clone 方法不能提供这种功能，但使用转换构造方法很容易：new TreeSet<>(s)。

考虑到与 Cloneable 接口相关的所有问题，新的接口不应该继承它，新的可扩展类不应该实现它。 虽然实现 Cloneable 接口对于 final 类没有什么危害，但应该将其视为性能优化的角度，仅在极少数情况下才是合理的。

通常，复制功能最好由构造方法或工厂提供。 这个规则的一个明显的例外是数组，它最好用 clone 方法复制。