Java中的List深拷贝

在Java编程中，我们经常需要对数据结构进行复制操作。当涉及到列表（List）时，我们可能需要进行深拷贝，以便在新的列表上独立操作，而不会影响原始列表。本文将介绍如何在Java中实现列表的深拷贝，并提供相关代码示例。

深拷贝 vs 浅拷贝

在开始讨论深拷贝之前，我们需要了解深拷贝和浅拷贝的区别。

浅拷贝是指复制对象时，仅复制对象本身和其内部的基本数据类型，而不复制对象的引用类型。这意味着，原始对象和拷贝对象将共享相同的引用类型对象，对引用类型对象的修改将影响到两个对象。

深拷贝是指复制对象时，不仅复制对象本身和其内部的基本数据类型，还要递归地复制对象的引用类型。这样，原始对象和拷贝对象将完全独立，对引用类型对象的修改不会影响到对方。

实现深拷贝

在Java中，我们可以通过几种不同的方式实现列表的深拷贝。

1. 使用构造函数（逐个复制元素）

最简单的方法是使用构造函数逐个复制列表的元素。这种方法适用于列表中的元素都是基本数据类型，或者是不可变对象（Immutable Object）。

下面是一个示例代码，演示了如何使用构造函数实现List的深拷贝：

List<Integer> originalList = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
List<Integer> copiedList = new ArrayList<>(originalList);

上述代码中，我们首先创建了一个原始列表originalList，然后使用构造函数新建了一个列表copiedList，并将originalList的元素逐个复制到copiedList中。

2. 使用addAll()方法（复制整个列表）

另一种实现深拷贝的方法是使用addAll()方法，将整个列表复制到一个新的列表中。这种方法适用于列表中的元素是可变对象（Mutable Object）。

下面是一个示例代码，演示了如何使用addAll()方法实现List的深拷贝：

List<String> originalList = new ArrayList<>();
originalList.add("Apple");
originalList.add("Banana");
originalList.add("Orange");

List<String> copiedList = new ArrayList<>();
copiedList.addAll(originalList);

上述代码中，我们首先创建了一个原始列表originalList，然后使用addAll()方法将originalList的所有元素复制到copiedList中。

3. 使用序列化和反序列化

另一种实现深拷贝的方法是使用Java的序列化和反序列化机制。这种方法适用于列表中的元素是可序列化的对象。

下面是一个示例代码，演示了如何使用序列化和反序列化实现List的深拷贝：

List<Student> originalList = new ArrayList<>();
originalList.add(new Student("Alice", 18));
originalList.add(new Student("Bob", 20));

List<Student> copiedList = new ArrayList<>();
try {
    ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
    oos.writeObject(originalList);
    oos.flush();
    oos.close();

    ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
    copiedList = (List<Student>) ois.readObject();
    ois.close();
} catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
}

上述代码中，我们首先创建了一个原始列表originalList，其中的元素是自定义的Student对象。然后，我们通过将originalList对象序列化为字节数组，再反序列化为新的列表copiedList。

类图

下面是本文涉及到的类的类图：

classDiagram
    class List<T> {
        +add(item:T):void
        +get(index:int):T
        +size():int