从List.addAll 剥茧抽丝

2023-01-01 07:07:51

浅尝 MutableList.addAll 的陷阱：浅拷贝与深拷贝的深入解析

简介

在使用 Java 集合框架时，List.addAll 方法是一个常见的操作，它允许将一个集合中的元素添加到另一个集合中。然而，如果您不小心，此方法可能会导致意外的结果，尤其是当涉及到包含引用对象的集合时。本文将探讨 List.addAll 方法的内部机制，并深入研究浅拷贝和深拷贝的概念，以帮助您避免这些陷阱。

浅拷贝：引用对象的克隆

浅拷贝是一种复制对象的方式，它仅复制对象的引用，而不是复制对象本身。这意味着如果对象包含对其他对象的引用，则浅拷贝只拷贝这些引用的副本，而不拷贝被引用的对象本身。当您对浅拷贝的对象进行修改时，您实际上是在修改原始对象，因为它们共享相同的引用。

例如，考虑以下代码：

List<Integer> list1 = new ArrayList<>();
list1.add(1);
list1.add(2);
list1.add(3);

List<Integer> list2 = new ArrayList<>(list1); // 浅拷贝
list2.add(4);

System.out.println(list1); // 输出： [1, 2, 3, 4]

在上面的代码中，我们创建了两个列表 list1 和 list2，并将 list1 中的元素浅拷贝到 list2 中。当我们向 list2 添加元素 4 时，list1 中的元素也发生了变化，因为它们共享相同的底层数组。这是因为 List.addAll 方法执行的是浅拷贝，它只复制了对 list1 中元素的引用。

深拷贝：对象的完整克隆

深拷贝是一种复制对象的方式，它不仅复制对象的引用，还会复制对象本身。这意味着如果对象包含对其他对象的引用，则深拷贝不仅会拷贝这些引用的副本，还会拷贝被引用的对象本身。当您对深拷贝的对象进行修改时，您不会影响原始对象，因为它们具有不同的引用。

Data Class：实现深拷贝的简便方法

在 Java 中，Data Class 是一种特殊类型的类，它具有以下特点：

所有属性都是 val 类型的，即只读的。
所有属性都有默认值。
所有属性都有 getter 方法，没有 setter 方法。
提供了一个 equals 方法来比较两个 Data Class 对象是否相等。
提供了一个 hashCode 方法来计算 Data Class 对象的哈希码。
提供了一个 toString 方法来打印 Data Class 对象的内容。

Data Class 的这些特性使它们成为实现深拷贝的理想选择。由于 Data Class 的所有属性都是只读的，因此无法从外部修改它们。此外，由于 Data Class 提供了一个 equals 方法和一个 hashCode 方法，因此可以将它们用于集合操作，例如 List.addAll。

Data Class 与 List.addAll

当我们使用 Data Class 时，List.addAll 方法将执行深拷贝。这意味着如果 Data Class 包含对其他对象的引用，则 List.addAll 方法不仅会拷贝这些引用的副本，还会拷贝被引用的对象本身。当您对 List.addAll 过程中创建的深拷贝对象进行修改时，您不会影响原始对象。

例如，考虑以下代码：

List<DataClass> list1 = new ArrayList<>();
list1.add(new DataClass(1, "张三"));
list1.add(new DataClass(2, "李四"));

List<DataClass> list2 = new ArrayList<>(list1); // 深拷贝
list2.get(0).setName("王五"); // 修改深拷贝对象的属性

System.out.println(list1); // 输出： [DataClass{id=1, name='张三'}, DataClass{id=2, name='李四'}]
System.out.println(list2); // 输出： [DataClass{id=1, name='王五'}, DataClass{id=2, name='李四'}]

在上面的代码中，我们创建了两个列表 list1 和 list2，并将 list1 中的 Data Class 对象深拷贝到 list2 中。当我们修改 list2 中第一个 Data Class 对象的 name 属性时，list1 中的 Data Class 对象不受影响，因为它们具有不同的引用。这是因为 List.addAll 方法执行的是深拷贝，它不仅复制了对 list1 中 Data Class 对象的引用，还复制了 Data Class 对象本身。

结论

理解浅拷贝和深拷贝的概念对于有效使用 Java 集合框架至关重要。通过使用 Data Class，我们可以轻松实现深拷贝，从而避免 List.addAll 方法带来的陷阱。通过遵循本文中介绍的最佳实践，您可以确保集合操作的正确性和可靠性。

常见问题解答

1. 浅拷贝和深拷贝有什么区别？

浅拷贝仅复制对象的引用，而深拷贝复制对象的引用和对象本身。

2. 什么时候应该使用浅拷贝？

浅拷贝适合用于基本类型和不可变对象。

3. 什么时候应该使用深拷贝？

深拷贝适合用于包含引用对象的复杂对象。

4. 如何实现深拷贝？

可以使用 Data Class、克隆方法或序列化的方式来实现深拷贝。

5. 浅拷贝和深拷贝在性能上的差异是什么？