.NET对象克隆的深究

By Manoj G

Posted 1 Aug 2003

Applied to:

VB.NET, XP, W2K, .NET 1.1, Win9X

摘要：本文讨论了为什么需要对象的克隆，怎样克隆以及对克隆的一些思考。

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简介

本文我将讨论.NET编程中一个比较感兴趣的方面——对象克隆。下面将讨论对象克隆的必要性、对象克隆的方法以及关于对象克隆的一些思考。

背景

大家一定知道.NET对象是有二大类型的:  值类型和引用类型。 值类型对象的变量表示对象本身，而且具有“copy-on-assignment”的行为。也就是说, 以下的讨论不适用于值类型。 

另一方面，引用类型的变量实际上是指向堆上的内存。 因此，如果你创建了一个引用类型的变量，并且将一个已存在的对象分配给它，实际上是创建了指向堆上的相同内存的另外一个对象。本文就是讨论这样的情况：创建的一个对象的新的拷贝，并且保存在一个变量中！ 

为什么要克隆?

我认为当设置一个对象的状态要付出昂贵的代价，并且又需要取得该对象的一个拷贝以便改变当前的一些状态时，克隆就显得十分必要。下面列举一个刚好能体现我刚刚所说的情况的例子。 就拿 DataTable 类来说吧。建立一个 DataTable 会包含诸如以下的操作：为取得架构和数据而查询数据库、添加约束、设置主键等等。那么，当需要该 DataTable 的一个新的拷贝，哪怕是对架构作极小的改变或添加新的一行记录等等, 明智的选择会是克隆已存在的对象再对其进行操作，而不是创建一个新的DataTable, 那样将需要更多的时间和资源。 

克隆也广泛应用于数组和集合，这些时候往往会多次需要已存在对象的一个拷贝。 

克隆的类型

我们基于克隆的程度将克隆分成两大类：“深层”克隆和“浅表”克隆。“浅表”克隆得到一个新的实例，一个与原始对象类型相同、包含值类型字段的拷贝。但是,如果字段是引用类型的, 该引用将被拷贝, 而不是拷贝引用的对象。 因此,原始对象的引用和克隆对象的引用都指向同一个对象。另一方面, 对象的“深层”克隆包含原始对象直接或间接引用的对象的所有拷贝。下面举例说明。

对象X引用对象A，对象A引用对象M。对象X的“浅表”克隆对象Y，同样也引用了对象A。相对比的是，对象X的“深层”克隆对象Y，却直接引用了对象B，并且间接引用对象N，这里，对象B是对象A的拷贝，对象N是对象M的拷贝。

实现克隆

System.Object提供了受保护的方法 MemberwiseClone，可用来实现“浅表”克隆。由于该方法标记为“受保护”级别，因此，我们只能在继承类或该类内部才能访问该方法。

.NET定义了一个IClonable接口，一个需要“深层”克隆而不是“浅表”克隆的类必须实现该接口。我们需要提供一个好的实现方法来达到该接口的Clone方法实现的功能。

有许多方法可以实现“深层”克隆。一个方法是将对象串行化到内存流中，然后反串行化到一个新的对象。我们将使用一个二进制（Binary）的 Formatter类或SOAP formatter类来进行深层串行化。做一个深写成连载长篇而刊登的 formatter 。 这个方法的问题是类和它的成员 (完整的类表) 必须被标记为serializable，否则formatter会发生错误。 

反射是另外一个能达到相同目的的方法。 Amir Harel写的一篇好文章吸引了我， 他使用该方法提供一个好的克隆实现。 这篇文章讨论得非常好! 以下是链接：

http://www.codeproject.com/csharp/cloneimpl_class.asp

上面讨论的任何一个方法，都要求对象的成员类型能支持自我克隆，以确保“深层”克隆能成功进行。也就是说, 对象必须是可串行化的（serializable） ，或者每个独立的成员必须提供IClonable的实现。 如果不这样，我们根本不可能对对象进行“深层”克隆!

综述

克隆是提供给程序员的一个很好的方法。但是, 我们应该知道什么时候需要提供这样的功能，而且在某些情况下，严格地说，对象不应该提供这一个特性。 以SQLTransaction 类为例, 就不支持克隆。这一个类代表了SQL Server数据库的一个事务。 克隆该对象没有任何意义，因为我们可能不能够理解一个数据库的一个活动的事务的克隆! 因此，如果你认为克隆对象的状态会产生应用程序逻辑上的矛盾，就不需要支持克隆。

                                                                                           （完）

参看原文：An insight into cloning objects in .NET