支持泛型的克隆接口和克隆类

1. 背景及问题

在 Java 中，原生的 Cloneable 接口和 clone() 方法存在以下几个问题：

• Cloneable 是一个标记接口，没有方法定义。
• clone() 方法在 Object 类中定义，返回类型为 Object，需要手动进行类型转换，这既繁琐又容易出错。

为了解决这些问题，Hutool 提供了更加便捷且支持泛型的克隆工具。

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2. 泛型克隆接口

Hutool 提供了 cn.hutool.core.clone.Cloneable 接口，它定义了一个泛型的 clone() 方法，可以让实现此接口的类在编写时自动提示返回具体类型的 clone() 方法，避免手动类型转换的麻烦。

代码示例

import cn.hutool.core.clone.CloneRuntimeException;
import cn.hutool.core.clone.Cloneable;

/**
 * 使用 Hutool 泛型 Cloneable 接口的示例类
 * 该类实现 Cloneable 接口并提供泛型克隆支持，避免了手动类型转换
 */
public class Cat implements Cloneable<Cat> {
    private String name;  // 猫的名字
    private int age;      // 猫的年龄

    public Cat(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    /**
     * 实现泛型的克隆方法
     * @return 返回克隆后的 Cat 对象
     */
    @Override
    public Cat clone() {
        try {
            // 调用 Object 类的 clone() 方法进行浅拷贝
            return (Cat) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            // 捕获异常并抛出运行时异常
            throw new CloneRuntimeException(e);
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Cat{name='" + name + "', age=" + age + "}";
    }
}

代码解释

• Cloneable<Cat> 接口：泛型接口，定义了一个泛型的 clone() 方法，避免了手动类型转换。
• clone() 方法实现：通过 super.clone() 实现浅拷贝，并捕获可能的 CloneNotSupportedException 异常。
• CloneRuntimeException 异常：Hutool 提供的自定义运行时异常，用于包装 CloneNotSupportedException。

实际开发场景

在实际开发中，如果你有一个需要频繁克隆的类，使用 Hutool 的泛型 Cloneable 接口可以简化代码并提高类型安全性。

示例应用

public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Cat originalCat = new Cat("Miaomiao", 2);  // 创建一个 Cat 对象
        Cat clonedCat = originalCat.clone();       // 克隆 Cat 对象

        // 输出克隆结果
        System.out.println(originalCat);          // Cat{name='Miaomiao', age=2}
        System.out.println(clonedCat);            // Cat{name='Miaomiao', age=2}

        // 验证是否为不同的对象
        System.out.println(originalCat == clonedCat);  // false，克隆后的对象是新的实例
    }
}

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3. 泛型克隆类

为了进一步简化实现，Hutool 提供了一个已经实现了泛型克隆功能的基类 cn.hutool.core.clone.CloneSupport。继承这个类可以自动获得克隆能力，无需手动实现 clone() 方法。

代码示例

import cn.hutool.core.clone.CloneSupport;

/**
 * 使用 Hutool 泛型 CloneSupport 类的示例类
 * 通过继承 CloneSupport 类，自动获得克隆功能
 */
public class Dog extends CloneSupport<Dog> {
    private String name;  // 狗的名字
    private int age;      // 狗的年龄

    public Dog(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Dog{name='" + name + "', age=" + age + "}";
    }
}

代码解释

• CloneSupport<Dog> 类：泛型基类，已经实现了 clone() 方法，继承此类的子类自动获得克隆功能。
• 无需手动实现 clone() 方法：继承 CloneSupport 类即可直接调用 clone()。

实际开发场景

在实际开发中，如果你需要为某个类提供克隆功能，但不想每次都手动实现 clone() 方法，可以直接继承 CloneSupport 类。

示例应用

public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Dog originalDog = new Dog("Wangwang", 3);  // 创建一个 Dog 对象
        Dog clonedDog = originalDog.clone();       // 克隆 Dog 对象

        // 输出克隆结果
        System.out.println(originalDog);           // Dog{name='Wangwang', age=3}
        System.out.println(clonedDog);             // Dog{name='Wangwang', age=3}

        // 验证是否为不同的对象
        System.out.println(originalDog == clonedDog);  // false，克隆后的对象是新的实例
    }
}

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4. 深克隆

浅克隆只复制基本数据类型和引用，但对象内部的引用类型依然指向原来的对象。为了实现深克隆（完全复制，包括对象内部的引用），Hutool 提供了 ObjectUtil.cloneByStream() 方法，通过序列化和反序列化的方式进行深度复制。

代码示例

import cn.hutool.core.util.ObjectUtil;

import java.io.Serializable;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 配置类，支持序列化，演示深克隆
 */
public class Config implements Serializable {
    private List<String> values;  // 配置值列表

    public Config(List<String> values) {
        this.values = values;
    }

    public List<String> getValues() {
        return values;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Config{values=" + values + "}";
    }
}

public class DeepCloneExample {
    public static void main(String[] args) {
        Config originalConfig = new Config(new ArrayList<>(List.of("value1", "value2")));  // 创建一个配置对象

        // 通过 Hutool 的 ObjectUtil.cloneByStream() 方法实现深克隆
        Config clonedConfig = ObjectUtil.cloneByStream(originalConfig);

        // 修改原对象
        originalConfig.getValues().add("value3");

        // 输出结果验证深克隆
        System.out.println("Original: " + originalConfig);  // Original: Config{values=[value1, value2, value3]}
        System.out.println("Cloned: " + clonedConfig);      // Cloned: Config{values=[value1, value2]}
    }
}

代码解释

• cloneByStream() 方法：通过序列化和反序列化进行深度复制，适合需要复制复杂对象结构的场景。
• 支持深克隆的类：类需要实现 Serializable 接口，以便支持序列化操作。

实际开发场景

深克隆适用于需要复制复杂对象（如配置类、模型类）并确保新对象与原对象完全独立的场景。

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总结

• 泛型克隆接口：Hutool 的 Cloneable 接口提供了类型安全的克隆方法，避免了手动类型转换的麻烦。
• 泛型克隆类：通过继承 CloneSupport 类，可以简化克隆功能的实现，无需手动编写 clone() 方法。
• 深克隆：使用 ObjectUtil.cloneByStream() 可以实现深克隆，适用于复杂对象的完全复制需求。