Java 作者谈克隆方法的实现

今天在用 sonar 审核代码, 偶然看到下面的提示:

关于这个的提示大意是:

“克隆”不应该被覆盖, 属坏味道, 阻断型错误
约书亚•布洛赫表示，许多人在 Java 中对 clone 方法 和 Cloneable 接口存在误解，很大程度上是因为重写 clone 方法的规则很棘手, 且出错难以纠正。
Object 的 clone 方法非常棘手。它基于属性复制，而且是“超语言”。它创建一个对象而不调用构造函数。无法保证它保留构造函数创建的不变量。多年来，在 Sun 公司内外都存在许多错误，这源于这样一个事实，即如果你只是反复调用 super.clone 直到克隆了一个对象，那么你就拥有了一个浅层的对象副本。克隆通常与正在克隆的对象共享状态。如果该状态是可变的，则您没有两个独立的对象。如果您修改一个，另一个也会更改。突然之间，你会得到随机行为。

所以, 应该使用复制构造函数或复制工厂。

clone 无论是否实现 Cloneable 接口，此规则在被覆盖时都会引发问题。

不合规的代码示例

public class MyClass {
  // ...

  public Object clone() { // Noncompliant
    //...
  }
}

合规解决方案

public class MyClass {
  // ...

  MyClass (MyClass source) {
    //...
  }
}

参阅
《复制构造函数与克隆》
也可以参阅

S2157 - “Cloneables”应该实现“克隆”
S1182 - 覆盖“clone”的类应为“Cloneable”并调用“super.clone()”

下面为引文翻译

Josh Bloch 谈设计
与《Effective Java》作者的对话，Josh Bloch

作者 Bill Venners
首次在JavaWorld上发表，2002年1月4日

复制构造函数与克隆

Bill Venners： 在你的书中，你建议使用复制构造函数而不是实现Cloneable和编写clone。你能详细说明吗？

Josh Bloch：如果你已经阅读了我的书中关于克隆的章节，特别是如果你看得仔细的话，你就会知道我认为克隆已经完全坏掉的东西。有一些设计缺陷，其中最大的一个是 Cloneable 接口没有 clone方法。这意味着它根本不起作用：实现了 Cloneable 接口并不说明你可以用它做什么。相反，它说明了内部可能做些什么。它说如果通过super.clone 反复调用它最终调用 Object 的 clone 方法，这个方法将返回原始的属性副本。

但它没有说明你可以用一个实现 Cloneable 接口的对象做什么，这意味着你不能做多态 clone 操作。如果我有一个 Cloneable 数组，你会认为我可以运行该数组并克隆每个元素以制作数组的深层副本，但不能。你不能强制转换对象为 Cloneable 接口并调用 clone 方法，因为 Cloneable 没有public clone 方法，Object 类也没有。如果您尝试强制转换 Cloneable 并调用该 clone 方法，编译器会说您正在尝试在对象上调用受保护的clone方法。

事实的真相是，您不通过实施 Cloneable 和提供 clone 除复制能力之外的公共方法为您的客户提供任何能力。如果您提供具有不同名称的copy操作, 怎么也不次于去实现 Cloneable 接口。这基本上就是你用复制构造函数做的事情。复制构造方法有几个优点，我在本书中有讨论。一个很大的优点是可以使副本具有与原始副本不同的实现。例如，您可以将一个 LinkedList 复制到 ArrayList。

Object 的 clone 方法是非常棘手的。它基于属性复制，而且是“超语言”。它创建一个对象而不调用构造函数。无法保证它保留构造函数建立的不变量。多年来，在Sun内外存在许多错误，这源于这样一个事实，即如果你只是super.clone 反复调用链直到你克隆了一个对象，那么你就拥有了一个浅层的对象副本。克隆通常与正在克隆的对象共享状态。如果该状态是可变的，则您没有两个独立的对象。如果您修改一个，另一个也会更改。突然之间，你会得到随机行为。

我使用的东西很少实现 Cloneable。我经常提供实现类的 clone 公共方法，仅是因为人们期望有。我没有抽象类实现 Cloneable，也没有接口扩展它，因为我不会将实现的负担 Cloneable 放在扩展（或实现）抽象类（或接口）的所有类上。这是一个真正的负担，几乎没有什么好处。

Doug Lea 走得更远。他告诉我 clone 除了复制数组之外他不再使用了。您应该使用 clone 复制数组，因为这通常是最快的方法。但 Doug 的类根本就不再实施 Cloneable了。他放弃了。而且我认为这并非不合理。

这是一个耻辱, Cloneable 接口坏掉了，但它发生了。最初的 Java API在紧迫的期限内完成，以满足市场窗口收紧的需求。最初的 Java 团队做了不可思议的工作，但并非所有的 API 都是完美的。 Cloneable 是一个弱点，我认为人们应该意识到它的局限性。