[JAVA] Cloneable과 Objects.clone() / Shallow Copy에 대해서

 

Deep Copy와 Shallow Copy의 대략적인 차이점에 대해서는 예전부터 알고 있었다.

오늘 공부하다가 잘 몰랐던 부분을 새로 알게 되어서, 다시 쭉 공부하면서 포스팅 해보려고 한당

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우선 Object.clone() 메서드는 객체를 복사하는 데 사용하는 메서드이다.

 

특정 객체에 대해 Objects.clone() 메서드를 사용하려면, 그 객체가 Cloneable 인터페이스의 구현체여야 한다.

 

✅ Cloneable 인터페이스 공식 문서를 읽어보자.

- Object.clone() 메서드를 사용하려면 해당 클래스는 Cloneable 인터페이스의 구현체여야 한다.

- Cloneable 인터페이스를 구현하지 않는 인스턴스에서 Object의 clone 메서드를 호출하면 CloneNotSupportedException 예외가 발생한다.

- Ojbect.clone() 메서드는 public으로 재정의해야 한다.

 

 

✅ 이번에는 Object.clone() 메서드 공식 문서를 읽어보자.

우선 이 메서드는 위에서 봤던대로  CloneNotSupportedException을 throw하도록 구현되어 있다.

 

`Object` 클래스의 `clone`메서드는

첫째, 이 객체의 클래스가 `Cloneable` 인터페이스를 구현하지 않으면, `CloneNotSupportedException` 을 던진다.

 

모든 배열은  `Cloneable` 인터페이스를 구현하고 있으며

배열 `T[]` 타입에 대한 `clone` 메서드의 리턴타입은 `T[]`이다. ( T는 primitive type이거나 reference type 모두 가능)

 

clone 메서드는 이 객체의 클래스로 새 인스턴스를 만들고,

새 인스턴스의 모든 필드를 이 객체의 모든 필드와 정확히 동일한 내용으로 초기화한다.

이 메서드는 "깊은 복사"가 아닌, "얕은 복사"를 수행한다.

 

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✅ Java 배열 공식 문서

int[], double[] 등과 같은 primitive type 배열은 Cloneable 인터페이스를 구현하고 있고

clone() 메서드가 깊은복사를 수행하도록 재정의되어있다.

 

 

🐥 지금까지 정리하자면,

1. Cloneable 인터페이스를 구현해야 Object.clone() 메서드를 쓸 수 있다.

2. 모든 참조 타입에 대해 Object.clone() 메서드는 얕은 복사를 수행한다.

3. 만약 깊은 복사를 구현하고 싶다면 clone()메서드를 재정의(override)해야 한다.

4. primitive type 배열은 Cloneable 인터페이스가 구현되어 있고 clone()메서드가 깊은 복사를 하도록 재정의되어 있다.

 

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✅ 그동안 내가 잘못 알고 있었떤 얕은 복사에 대해서

clone() 메서드를 공부하다가 아주 큰 혼란이 왔었다.

public class Box {
    int value;
    public Box(int value) {
        this.value = value;
    }
}
class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Box[] box1 = new Box[5];
        for(int i = 0; i < 5; i++) {
            box1[i] = new Box(i);
        }
        Box[] box2 = box1.clone();
        System.out.println(box1 == box2);
    }
}

 

위 코드에서 Box 클래스는 Objects.clone()을 재정의하지 않았으므로,

`box1.clone()` 메서드는 얕은 복사를 수행할 것이다.

 

따라서 box1 == box2 의 결과는 당연히 true일 것이라고 생각했는데

false로 출력됐다.

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나는 지금까지 자바에서 변수가 배열을 이렇게 가리키고, Shallow copy가 이렇게 수행된다고 생각했다.

box1을 얕은 복사해서 만든 box2는 box1과 똑같은 곳을 가리킬 것이기 때문에,

box1이라는 변수의 레퍼런스 값과 box2라는 변수의 레퍼런스 값도 동일할 것이라고 생각했다.

 

 

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그런데 알고보니 실제 동작은 이렇게 이루어졌다.

 

Box[] box2 = box1.clone(); 이 실행되면

box2라는 변수를 담을 새로운 메모리 공간이 생기고, box2가 참조할 Box[] 타입의 새로운 배열 공간이 생긴다.

배열의 각 요소는 Box 인스턴스를 참조하게 되는데, 이 참조값이 기존의 box1의 요소들이 가리키고 있는 참조값과 완전히 동일하다.

 

 

즉 배열의 얕은 복사는

새로운 배열을 가리키는 변수가 원본 배열을 가리키는 변수를 참조하는 것이 아니라,

원본 배열의 각 요소들이 가리키는 참조값을

새로운 배열의 각 요소들도 똑같이 가리키도록,

요소들의 참조값이 복사되는 것이었다.

 

 

(참고: 디버깅 결과)