Java笔试面试-克隆和序列化

克隆

1.浅克隆
默认的 clone() 方法，为浅克隆，代码如下：

class CloneTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Dog dog = new Dog();
        dog.name = "旺财";
        dog.age = 5;
        // 克隆
        Dog dog3 = (Dog) dog.clone();
        dog3.name = "小白";
        dog3.age = 2;
        System.out.println(dog.name + "，" + dog.age + "岁");
        System.out.println(dog3.name + "，" + dog3.age + "岁");
    }
}
class Dog implements Cloneable {
    public String name;
    public int age;
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

程序执行结果：

旺财，5岁
小白，2岁

原理如下：

**浅克隆的实现条件：**需要克隆的对象必须实现 Cloneable 接口，并重写 clone() 方法，即可实现对此对象的克隆。

然而使用浅克隆也会存在一个问题，请参考以下代码。

class CloneTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        DogChild dogChild = new DogChild();
        dogChild.name = "二狗";
        Dog dog4 = new Dog();
        dog4.name = "大黄";
        dog4.dogChild = dogChild;
        Dog dog5 = (Dog) dog4.clone();
        dog5.name = "旺财";
        dog5.dogChild.name = "狗二";
        System.out.println("dog name 4："+dog4.name);
        System.out.println("dog name 5："+dog5.name);
        System.out.println("dog child name 4："+dog4.dogChild.name);
        System.out.println("dog child name 5："+dog5.dogChild.name);
    }
}
class Dog implements Cloneable {
    public String name;
    public DogChild dogChild;
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}
class DogChild {
    public String name;
}

程序执行结果：

dog name 4：大黄
dog name 5：旺财
dog child name 4：狗二
dog child name 5：狗二

即浅克隆只会复制对象的值类型，而不会复制对象的引用类型。原因如下：

2.深克隆
  定义：深克隆就是复制整个对象信息，包含值类型和引用类型。
实现方式：

• 序列化实现深克隆：先将原对象序列化到内存的字节流中，再从字节流中反序列化出刚刚存储的对象，这个新对象和原对象就不存在任何地址上的共享，这样就实现了深克隆。

实现思路：先将要拷贝对象写入到内存中的字节流中，然后再从这个字节流中读出刚刚存储的信息，作为一个新对象返回，那么这个新对象和原对象就不存在任何地址上的共享，自然实现了深拷贝。代码：

class CloneTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        BirdChild birdChild = new BirdChild();
        birdChild.name = "小小鸟";
        Bird bird = new Bird();
        bird.name = "小鸟";
        bird.birdChild = birdChild;
        // 使用序列化克隆对象
        Bird bird2 = CloneUtils.clone(bird);
        bird2.name = "黄雀";
        bird2.birdChild.name = "小黄雀";
        System.out.println("bird name:" + bird.name);
        System.out.println("bird child name:" + bird.birdChild.name);
        System.out.println("bird name 2:" + bird2.name);
        System.out.println("bird child name 2:" + bird2.birdChild.name);
    }
}
class CloneUtils {
    public static <T extends Serializable> T clone(T obj) {
        T cloneObj = null;
        try {
            //写入字节流
            ByteArrayOutputStream bo = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bo);
            oos.writeObject(obj);
            oos.close();
            //分配内存,写入原始对象,生成新对象
            ByteArrayInputStream bi = new ByteArrayInputStream(bo.toByteArray());//获取上面的输出字节流
            ObjectInputStream oi = new ObjectInputStream(bi);
            //返回生成的新对象
            cloneObj = (T) oi.readObject();
            oi.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return cloneObj;
    }
}

执行结果：

bird name:小鸟
bird child name:小小鸟
bird name 2:黄雀
bird child name 2:小黄雀

• 所有引用类型都实现克隆：要复制对象的所有引用类型都要实现克隆，所有对象都是复制的新对象，从而实现了深克隆。

实现思路：

class SerializableTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
    ParrotChild parrotChild = new ParrotChild();
        parrotChild.name = "小鹦鹉";
        Parrot parrot = new Parrot();
        parrot.name = "大鹦鹉";
        parrot.parrotChild = parrotChild;
        // 克隆
        Parrot parrot2 = (Parrot) parrot.clone();
        parrot2.name = "老鹦鹉";
        parrot2.parrotChild.name = "少鹦鹉";
        System.out.println("parrot name:" + parrot.name);
        System.out.println("parrot child name:" + parrot.parrotChild.name);
        System.out.println("parrot name 2:" + parrot2.name);
        System.out.println("parrot child name 2:" + parrot2.parrotChild.name);
    }
 }
class Parrot implements Cloneable {
    public String name;
    public ParrotChild parrotChild;
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Parrot bird = (Parrot) super.clone();
        bird.parrotChild = (ParrotChild) parrotChild.clone();
        return bird;
    }
}
class ParrotChild implements Cloneable {
    public String name;
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

执行结果：

parrot name:大鹦鹉
parrot child name:小鹦鹉
parrot name 2:老鹦鹉
parrot child name 2:少鹦鹉

序列化和反序列化

1.介绍
  内存中的数据对象只有转换成二进制流才能进行数据持久化或者网络传输，将对象转换成二进制流的过程叫做序列化（Serialization）；相反，把二进制流恢复为数据对象的过程就称之为反序列化（Deserialization）。
2.序列化和反序列代码实现
  先把对象序列化到磁盘，再从磁盘中反序列化出对象，请参考以下代码：

class SerializableTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        // 对象赋值
        User user = new User();
        user.setName("大冰");
        user.setAge(20);
        System.out.println(user);
        // 创建输出流（序列化内容到磁盘）
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("test.out"));
        // 序列化对象
        oos.writeObject(user);
        oos.flush();
        oos.close();
        // 创建输入流（从磁盘反序列化）
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("test.out"));
        // 反序列化
        User user2 = (User) ois.readObject();
        ois.close();
        System.out.println(user2);
    }
}
class User implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 3831264392873197003L;
    private String name;
    private int age;
    @Override
    public String toString() {
        return "{name:" + name + ",age:" + age + "}";
    }
    // setter/getter...
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

程序执行结果：

{name:大冰,age:20}
{name:大冰,age:20}

面试笔试题

1.serialVersionUID 的作用是什么？
答：如果显示定义了 serialVersionUID 值之后，可以使序列化和反序列化向后兼容。也就是说如果 serialVersionUID 的值相同，修改对象的字段（删除或增加），程序不会报错，之后给没有的字段赋值为 null，而如果没有指定 serialVersionUID 的值，如果修改对象的字段，程序就会报错。

2.可序列化接口（Serializalbe）的用途是什么？
答：可序列化 Serializalbe 接口存在于 java.io 包中，构成了 Java 序列化机制的核心，它没有任何方法，它的用途是标记某对象为可序列化对象，指示编译器使用 Java 序列化机制序列化此对象。

3.常用的序列化方式都有哪些？

• Java 原生序列化方式
• JSON 格式，可使用 fastjson 或 GSON
• Hessian 方式序列化

4.使用克隆有什么好处？

• 使用方便：假如要复制一个对象，但这个对象中的部分属性已经被修改过了，如果不使用克隆的话，需要给属性手动赋值，相比克隆而已麻烦很多；
• 性能高：查看 clone 方法可以知道，它是 native 方法，native 方法是原生函数，使用操作系统底层的语言实现的，因此执行效率更高；
• 隔离性：克隆可以确保对象操作时相互隔离。

5.浅克隆和深克隆有什么区别？

• 浅克隆：只会复制对象的值类型，而不会复制对象的引用类型；
• 深克隆：复制整个对象，包含值类型和引用类型。

6.如何实现浅克隆？
答：克隆的对象实现 Cloneable 接口，并重写 clone() 方法就可以实现浅克隆了。

7.以下代码执行的结果是？

import java.util.Arrays;
class CloneTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        CloneObj cloneObj = new CloneObj();
        cloneObj.name = "大冰";
        cloneObj.age = 30;
        cloneObj.sistersAge = new int[]{18, 19};
        CloneObj cloneObj2 = (CloneObj) cloneObj.clone();
        cloneObj2.name = "小冰";
        cloneObj2.age = 33;
        cloneObj2.sistersAge[0] = 20;
        System.out.println(cloneObj.name + "|" + cloneObj2.name);
        System.out.println(cloneObj.age + "|" + cloneObj2.age);
        System.out.println(Arrays.toString(cloneObj.sistersAge) + "|" + Arrays.toString(cloneObj2.sistersAge));
    }
}
class CloneObj implements Cloneable {
    public String name;
    public int age;
    public int[] sistersAge;
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

答：执行结果如下。

大冰|小冰
30|33
[20, 19]|[20, 19]

8.深克隆如何实现？有几种实现方式？

• 通过序列化实现深克隆（序列化实现方式：Java 原生序列化、JSON 序列化、Hessian 序列化）；
• 所有引用类型都实现克隆，从而实现深克隆。

9.为什么不能直接使用 Object 的 Clone 方法，还要重写 clone() 方法之后才能实现克隆？
答：虽然所有类都是 Object 的子类，但因为 Object 中的 clone() 方法被声明为 protected 访问级别，所以非 java.lang 包下的其他类是不能直接使用的。因此要想实现克隆功能，就必须实现 Cloneable，并重写 clone() 方法才行。

10.序列化可不可以实现深克隆？实现的原理是什么？
答：先将原对象序列化到内存的字节流中，再从字节流中反序列化出刚刚存储的对象，这个新对象和原对象就不存在任何地址上的共享，这样就实现了深克隆。

11.序列化时某些成员不需要序列化，如何实现？
答：可以把不需要序列化的成员设置为瞬态（trasient）和静态变量，这样就不会被序列化了，瞬态的使用如下：

public transient int num;

12.是否可以自定义序列化过程，覆盖 Java 中的默认序列化过程？
答：可以，在 Java 中默认序列化对象需要调用ObjectOutputStream.writeObject(saveThisObject) 和 ObjectInputStream.readObject() 读取对象，你可以自定义这两个方法，从而实现自定义序列化的过程。需要注意的重要一点是，记得声明这些方法为私有方法，以避免被继承、重写或重载。

13.在 Java 中的序列化和反序列化过程中使用了哪些方法？
答：在 Java 中序列化由 java.io.ObjectOutputStream 类完成，该类是一个筛选器流，它封装在较低级别的字节流中，以处理序列化机制。要通过序列化机制存储任何对象，我们需要调用 ObjectOutputStream.writeObject(savethisobject) 方法，如果要反序列化该对象，我们需要调用 ObjectInputStream.readObject() 方法，readObject() 方***读取字节，并把这些字节转换为对象再返回。