淺拷貝和深拷貝深入理解(shallow copy VS deep copy)
引言
C#中有兩種類型變量，一種 是值類型變量，一種是引用類型變量,對(duì)于值類型變量，深拷貝和前拷貝都是通過(guò)賦值操作符號(hào)(=)實(shí)現(xiàn)，其效果一致，將對(duì)象中的值類型的字段拷貝到新的對(duì)象中.這個(gè)很容易理解。 本文重點(diǎn)討論引用類型變量的拷貝機(jī)制和實(shí)現(xiàn)。
C#中引用類型對(duì)象的copy操作有兩種：
•淺拷貝(影子克隆/shallow copy):只復(fù)制對(duì)象的值類型字段,對(duì)象的引用類型,仍屬于原來(lái)的引用.
•深拷貝(深度克隆):不僅復(fù)制對(duì)象的值類型字段,同時(shí)也復(fù)制原對(duì)象中的對(duì)象.就是說(shuō)完全是新對(duì)象產(chǎn)生的.
淺拷貝和深拷貝之間的區(qū)別：淺拷貝是指將對(duì)象中的數(shù)值類型的字段拷貝到新的對(duì)象中，而對(duì)象中的引用型字段則指復(fù)制它的一個(gè)引用到目標(biāo)對(duì)象。
注意：string類型有點(diǎn)特殊，對(duì)于淺拷貝，類值類型對(duì)象進(jìn)行處理。
淺拷貝的實(shí)現(xiàn)
1.使用Object類MemberwiseClone實(shí)現(xiàn)
MemberwiseClone:創(chuàng)建當(dāng)前 Object 的淺表副本。
MemberwiseClone 方法創(chuàng)建一個(gè)淺表副本，方法是創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象，然后將當(dāng)前對(duì)象的非靜態(tài)字段復(fù)制到該新對(duì)象。如果字段是值類型的，則對(duì)該字段執(zhí)行逐位復(fù)制。如果字段是引用類型，則復(fù)制引用但不復(fù)制引用的對(duì)象；因此，原始對(duì)象及其復(fù)本引用同一對(duì)象。
代碼實(shí)現(xiàn)如下：
public class Person
{
public int Age { get; set; }
public string Address { get; set; }
public Name Name { get; set; }
public object Clone()
{
return this.MemberwiseClone();
}
}
public class Name
{
public Name(string frisName,string lastName)
{
FristName = frisName;
LastName = lastName;
}
public string FristName { get; set; }
public string LastName { get; set; }
}
2.賦值操作(=)VS使用Object類MemberwiseClone實(shí)現(xiàn)
對(duì)于引用類型的變量，我們有種誤解，認(rèn)為賦值操作就是淺拷貝一種，其實(shí)不然，兩者有區(qū)別。
1.淺拷貝(shallow copy)對(duì)于引用類型對(duì)象中的值類型字段進(jìn)行了逐位復(fù)制。賦值運(yùn)算符只是把源對(duì)象的引用賦值給目的對(duì)象，兩者引用同一個(gè)對(duì)象。
2.淺拷貝后的對(duì)象的值類型字段更改不會(huì)反映到源對(duì)象，而賦值運(yùn)算后的對(duì)象的值類型字段更改會(huì)反映到源對(duì)象
代碼實(shí)現(xiàn)如下：
public class Person
{
public int Age { get; set; }
public string Address { get; set; }
public Name Name { get; set; }
}
public class Name
{
public Name(string frisName,string lastName)
{
FristName = frisName;
LastName = lastName;
}
public string FristName { get; set; }
public string LastName { get; set; }
}
深拷貝實(shí)現(xiàn)
相對(duì)于淺拷貝,是指依照源對(duì)象為原型，創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象，將當(dāng)前對(duì)象的所有字段進(jìn)行執(zhí)行逐位復(fù)制并支持遞歸，不管是是值類型還是引用類型，不管是靜態(tài)字段還是非靜態(tài)字段。
在C#中，我們們有三種方法實(shí)現(xiàn)深拷貝
1.實(shí)現(xiàn)ICloneable接口，自定義拷貝功能。
ICloneable 接口，支持克隆，即用與現(xiàn)有實(shí)例相同的值創(chuàng)建類的新實(shí)例。
ICloneable 接口包含一個(gè)成員 Clone，它用于支持除 MemberwiseClone 所提供的克隆之外的克隆。Clone 既可作為深層副本實(shí)現(xiàn)，也可作為淺表副本實(shí)現(xiàn)。在深層副本中，所有的對(duì)象都是重復(fù)的；而在淺表副本中，只有頂級(jí)對(duì)象是重復(fù)的，并且頂級(jí)以下的對(duì)象包含引用。 結(jié)果克隆必須與原始實(shí)例具有相同的類型或是原始實(shí)例的兼容類型。
代碼實(shí)現(xiàn)如下：
public class Person:ICloneable
{
public int Age { get; set; }
public string Address { get; set; }
public Name Name { get; set; }
public object Clone()
{
Person tem = new Person();
tem.Address = this.Address;
tem.Age = this.Age;
tem.Name = new Name(this.Name.FristName, this.Name.LastName);
return tem;
}
}
public class Name
{
public Name(string frisName, string lastName)
{
FristName = frisName;
LastName = lastName;
}
public string FristName { get; set; }
public string LastName { get; set; }
}
大家可以看到,Person類繼承了接口ICloneable并手動(dòng)實(shí)現(xiàn)了其Clone方法,這是個(gè)簡(jiǎn)單的類,試想一下,如果你的類有成千上萬(wàn)個(gè)引用類型成員(當(dāng)然太夸張,幾十個(gè)還是有的)，這是不是份很恐怖的勞力活？
2.序列化/反序列化類實(shí)現(xiàn)
不知道你有沒(méi)有注意到DataSet對(duì)象,對(duì)于他提供的兩個(gè)方法:
DataSet.Clone 方法，復(fù)制 DataSet 的結(jié)構(gòu)，包括所有 DataTable 架構(gòu)、關(guān)系和約束。不要復(fù)制任何數(shù)據(jù)。
新 DataSet，其架構(gòu)與當(dāng)前 DataSet 的架構(gòu)相同，但是不包含任何數(shù)據(jù)。注意 如果已創(chuàng)建這些類的子類，則復(fù)本也將屬于相同的子類。
DataSet.Copy 方法復(fù)制該 DataSet 的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù).
新的 DataSet，具有與該 DataSet 相同的結(jié)構(gòu)（表架構(gòu)、關(guān)系和約束）和數(shù)據(jù)。注意如果已創(chuàng)建這些類的子類，則副本也將屬于相同的子類。
好像既不是淺拷貝,又不是深拷貝，是不是很失望？但是兩個(gè)結(jié)合起來(lái)不是我們要的深拷貝嗎？看看DataSet的實(shí)現(xiàn)，注意序列化接口：ISerializable
序列化是將對(duì)象或?qū)ο髨D形轉(zhuǎn)換為線性字節(jié)序列，以存儲(chǔ)或傳輸?shù)搅硪粋€(gè)位置的過(guò)程。反序列化是接受存儲(chǔ)的信息并利用它重新創(chuàng)建對(duì)象的過(guò)程。
通過(guò) ISerializable 接口，類可以執(zhí)行其自己的序列化行為。
轉(zhuǎn)換為線性字節(jié)序列后并利用其重新創(chuàng)建對(duì)象的過(guò)程是不是和我們的深拷貝的語(yǔ)意“逐位復(fù)制”很相像？
代碼實(shí)現(xiàn)如下：
[Serializable]
public class Person : ICloneable
{
public int Age { get; set; }
public string Address { get; set; }
public Name Name { get; set; }
public object Clone()
{
using (MemoryStream ms = new MemoryStream(1000))
{
object CloneObject;
BinaryFormatter bf = new BinaryFormatter(null, new StreamingContext(StreamingContextStates.Clone));
bf.Serialize(ms, this);
ms.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
// 反序列化至另一個(gè)對(duì)象（即創(chuàng)建了一個(gè)原對(duì)象的深表副本）
CloneObject = bf.Deserialize(ms);
// 關(guān)閉流
ms.Close();
return CloneObject;
}
}
}
[Serializable]
public class Name
{
public Name(string frisName, string lastName)
{
FristName = frisName;
LastName = lastName;
}
public string FristName { get; set; }
public string LastName { get; set; }
}
}
注意：通過(guò)序列化和反序列化實(shí)現(xiàn)深拷貝，其和其字段類型必須標(biāo)記為可序列化類型，既添加特性(Attribute)[Serializable]。
3.通過(guò)反射實(shí)現(xiàn)
通過(guò)序列化/反序列化方式我們能比較流暢的實(shí)現(xiàn)深拷貝，但是涉及到IO操作，托管的的環(huán)境中，IO操作比較消耗資源。 能不能有更優(yōu)雅的解決方案。CreateInstance，對(duì)，利用反射特性。這個(gè)方法大家可以參考這篇博客：http://rubenhak.com/?p=70 文章反射類的Attribute，利用Activator.CreateInstance New一個(gè)類出來(lái)(有點(diǎn)像DataSet.Clone先獲得架構(gòu))，然后利用PropertyInfo的SetValue和GetValue方法，遍歷的方式進(jìn)行值填充。
代碼實(shí)現(xiàn)如下：
public class Person
{
private List<Person> _friends = new List<Person>();
public string Firstname { get; set; }
public string Lastname { get; set; }
[Cloneable(CloneableState.Exclude)]
[Cloneable(CloneableState.Include, "Friends")]
public List<Person> Friends { get { return _friends; } }
[Cloneable(CloneableState.Exclude)]
public PersonManager Manager { get; set; }
}
C#為什么要設(shè)計(jì)深拷貝和淺拷貝？
這個(gè)我也一直也找不到一個(gè)合適的答案，希望有人來(lái)討論下！點(diǎn)擊下載代碼
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