clone()

1. 개념 👷‍♂️

  clone() 메서드는 자신을 복제하여 새로운 인스턴스를 생성하는 일을 한다.

 

2. 사용방법 👩‍⚕️

  clone()은 Object 클래스에 다음과 같이 정의되어 있다.

public class Object {
    protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;
}

  이를 사용하기 위해서는 다음 2가지를 수행하여야 한다.

1. Cloneable 인터페이스를 구현한다.
2. clone()을 오버라이딩하면서 접근 제어자를 protected에서 public으로 변경한다.

public class User implements Cloneable {
	String name;
	int age;
	
	public User(String name, int age) {
		super();
		this.name = name;
		this.age = age;
	}
	
	@Override
	public User clone() {
		Object obj = null;
		try {
			obj = super.clone();
		}catch(CloneNotSupportedException e) {}
		
		return (User) obj;
	}	
}

  마커인터페이스인 Cloneable을 구현해야 하는 이유는 '클래스 작성자가 복제를 허용한다는 것'을 알려주기 위해서다.

  또한, clone()을 공변 반환타입을 이용하여 구현할 수 있다는 것도 확인하자.

// 공변 반환타입 적용 X
@Override
public Object clone() {
    Object obj = null;
    try {
        obj = super.clone();
    }catch(CloneNotSupportedException e) {}

    return obj;
}

// 공변 반환타입 적용 O
@Override
public User clone() {
    Object obj = null;
    try {
        obj = super.clone();
    }catch(CloneNotSupportedException e) {}

    return (User) obj;
}

 

3. 주의점 👨‍🔧

  Object 클래스에 정의된 clone()은 단순히 인스턴스변수의 값만 복사하기 때문에 참조타입의 인스턴스 변수가 있는 클래스는 완전한 인스턴스 복제가 이루어지지 않는다.

  예를 들어 객체 배열은 그 자체로도 참조 타입이고, 객체 배열이 가지고 있는 요소의 값들 역시 참조 타입이다. 그래서 아래와 같이 객체 배열을 복사하게 되면 얕은 복사가 일어나게 된다.

public static void main(String[] args) {
    User[] usersOrigin = {
            new User("amenable", 24),
            new User("sunny", 21)
    };

    User[] usersCopy = usersOrigin.clone();
    for(User user : usersOrigin) {
        System.out.println(user);
    }
    // User [name=amenable, age=24]
    // User [name=sunny, age=21]
    for(User user : usersCopy) {
        System.out.println(user);
    }
    // User [name=amenable, age=24]
    // User [name=sunny, age=21]

    usersOrigin[0].name = "jay";
    usersOrigin[0].age = 30;
    for(User user : usersOrigin) {
        System.out.println(user);
    }
    // User [name=jay, age=30]
    // User [name=sunny, age=21]
    for(User user : usersCopy) {
        System.out.println(user);
    }
    // User [name=jay, age=30] // 얕은 복사
    // User [name=sunny, age=21]
}

  이를 해결하기 위해서는 다음과 같이 반복문을 돌리면서 객체마다 복사를 해주어야 한다.

public static void main(String[] args) {
    User[] usersOrigin = {
            new User("amenable", 24),
            new User("sunny", 21)
    };

    User[] usersCopy = new User[2];
    for(int i = 0; i < usersOrigin.length; i++) {
        usersCopy[i] = usersOrigin[i].clone();
    }
}

 

  아래의 코드를 보았을 때 의문점이 하나 생길 수 있다. String은 기본 객체 타입이 아닌데 어떻게 깊은 복사가 이루어지게 되는 걸까?

public static void main(String[] args) {
    User userA = new User("amenable", 24);
    User userB = userA.clone();

    System.out.println(userA.name); // amenable
    System.out.println(userB.name); // amenable

    userA.name = "sunny";
    System.out.println(userA.name); // sunny 
    System.out.println(userB.name); // amenable // 깊은복사
}

  그 이유는 String의 특성 때문이다. 자바에서 String 클래스는 객체의 문자열 값을 변경하면 기존의 문자열 값을 가진 String 객체는 그대로 두고 변경된 문자열을 가진 새로운 String 객체를 생성하는 특징이 있다.

  즉, String도 기본 타입이 아니기 때문에 참조값만 복사되었지만 문자열 값이 변경되면 참조값은 새롭게 생성된 String 객체의 값을 바라보게 된다. 아래의 그림을 통해 직관적으로 이해해 보도록 하자.

 

해당 글은
Inpa 님의 '[JAVA] clone 메서드 재정의(얕은 복사 & 깊은 복사)',
injae 님의 'Java프로젝트하면서 String의 특성으로 인한 깊은 복사 설명하기',
남궁성 님의 '자바의 정석'
을 참고하였습니다.