20章：その他のチップス

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5. インスタンスのコピー

　　Java入門も終盤ですが、オブジェクトのコピーってどうやりますか？って聞かれたらどう答えますか？

obj2 = obj1

　　こう答えた人は、申し訳ないですが4章くらいから読み直してください。=演算子はオブジェクトの中身をコピーする演算子ではなく、その参照先をコピーするだけです。obj1の中身は例えばメモリーアドレス2000番地にあるとします。obj1は2000番地というアドレスが入っています。上の式を実行するとobj2に2000番地というのがコピーされるだけで、中身自体は同じ物をさしており、コピーしていることにはなりません。obj1の中身が書き換われば、obj2の中身も書き換わってしまいます。


class MyPoint{
    private int x;
    private int y;

    MyPoint(int x, int y){
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    public String toString(){
        return "("+x+", "+y+")";
    }

    void setPoint(int x, int y){
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
}

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        MyPoint obj1, obj2;
        obj1 = new MyPoint(100, 200);
        obj2 = obj1;

        System.out.println("obj1:" + obj1);
        System.out.println("obj2:" + obj2);

        obj1.setPoint(50, 22);

        System.out.println("obj1:" + obj1);
        System.out.println("obj2:" + obj2);
    }
}

C:\java>java Test
obj1:(100, 200)
obj2:(100, 200)
obj1:(50, 22)
obj2:(50, 22)

C:\java>

　　このようにobj1を書き換えても、obj2も書き換わっています。つまりobj1もobj2も同じオブジェクトを見ているのです。

　　Objectクラスにはcloneというオブジェクトをコピーするメソッドがあることは説明済みです。これを使うのが正解です。でも、MyPointクラスでcloneメソッドをオーバーライドしていないのにうまく行くのでしょうか？とりあえずやってみます。

public class Test{ public static void main(String[] args){ MyPoint obj1, obj2; obj1 = new MyPoint(100, 200); obj2 = (MyPoint)obj1.clone(); } }

　　clone()メソッドの戻りの型はObject型なので代入するときはキャストを行います。しかしこれはコンパイルするときはエラーが出てしまいます。cloneメソッドがprotectedメソッドであるため、外部からは呼べないのです。

　　ではMyPointクラスにcloneメソッドをpublicとしてオーバーライドしましょう。

class MyPoint{ private int x; private int y; MyPoint(int x, int y){ this.x = x; this.y = y; } public String toString(){ return "("+x+", "+y+")"; } public Object clone(){ try{ return super.clone(); }catch(CloneNotSupportedException e){ throw new InternalError(e.toString()); } } void setPoint(int x, int y){ this.x = x; this.y = y; } } public class Test{ ; 省略 ; }

　　cloneメソッドはCloneNotSupportedExceptionが投げられるためcatchする必要があります。上記のプログラムはコンパイルは可能ですが実行するときにエラーが出ます。
　　これはMyPointクラスがcloneメソッドをサポートしているかJavaにはわからないからです。そこでClobeableインターフェースを実装します。

class MyPoint implements Cloneable{ private int x; private int y; MyPoint(int x, int y){ this.x = x; this.y = y; } public String toString(){ return "("+x+", "+y+")"; } public Object clone(){ try{ return super.clone(); }catch(CloneNotSupportedException e){ throw new InternalError(e.toString()); } } void setPoint(int x, int y){ this.x = x; this.y = y; } } public class Test{ public static void main(String[] args){ MyPoint obj1, obj2; obj1 = new MyPoint(100, 200); obj2 = (MyPoint)obj1.clone(); System.out.println("obj1:" + obj1); System.out.println("obj2:" + obj2); obj1.setPoint(50, 22); System.out.println("obj1:" + obj1); System.out.println("obj2:" + obj2); } }
C:\java>java Test obj1:(100, 200) obj2:(100, 200) obj1:(50, 22) obj2:(100, 200) C:\java>

　　cloneメソッド内では基底クラスのcloneメソッドを呼んでいるだけなのに、きちんと変数をコピーしてくれています。
　　自分でcloneの中身をすべての変数きちんとコピーするようなメソッドを定義しなくても基底クラスを呼んだだけできちんとコピーしてくれるなら、こんな面倒なことさせなくても、最初からcloneメソッドを定義しておいてくれよ～。という感じがしませんか？実は上記の例のようにクラスの中身がプリミティブな変数だけならば良いんですけど、下の例のようにクラスオブジェクトがフィールド（メンバー変数）としてもっているとうまく行かない場合があるんです。

class MyPoint implements Cloneable{ public int x; public int y; MyPoint(int x, int y){ this.x = x; this.y = y; } public String toString(){ return "("+x+", "+y+")"; } public Object clone(){ try{ return super.clone(); }catch(CloneNotSupportedException e){ throw new InternalError(e.toString()); } } } class MyLine implements Cloneable{ public MyPoint pnt1; public MyPoint pnt2; MyLine(MyPoint p1, MyPoint p2){ pnt1 = p1; pnt2 = p2; } public Object clone(){ try{ return super.clone(); }catch(CloneNotSupportedException e){ throw new InternalError(e.toString()); } } public String toString(){ return pnt1.toString() + "-" + pnt2.toString(); } public void setLine(MyPoint p1, MyPoint p2){ pnt1 = p1; pnt2 = p2; } } public class Test{ public static void main(String[] args){ MyLine obj1, obj2; obj1 = new MyLine(new MyPoint(0,0), new MyPoint(100,100)); obj2 = (MyLine)obj1.clone(); System.out.println("obj1:" + obj1); System.out.println("obj2:" + obj2); obj1.pnt1.x = -50; System.out.println("obj1:" + obj1); System.out.println("obj2:" + obj2); } }
C:\java>java Test obj1:(0, 0)-(100, 100) obj2:(0, 0)-(100, 100) obj1:(-50, 0)-(100, 100) obj2:(-50, 0)-(100, 100) C:\java>

　　MyLineがコピーされるとき、MyPointの参照をコピーしているだけで、MyPointのオブジェクトその物をコピーしているのではないんです。このようにネストされたクラスをきちんとコピーできるかはプログラマしかわからないのでプログラマが明示的にcloneメソッドがきちんと動作するかを示さなければいけないのです。
　　上記の例の場合はきちんとcloneメソッドが動作するように基底クラスを呼び出すだけでなく、中身を実装する必要があります。

class MyPoint implements Cloneable{ public int x; public int y; MyPoint(int x, int y){ this.x = x; this.y = y; } public String toString(){ return "("+x+", "+y+")"; } public Object clone(){ try{ return super.clone(); }catch(CloneNotSupportedException e){ throw new InternalError(e.toString()); } } } class MyLine implements Cloneable{ public MyPoint pnt1; public MyPoint pnt2; MyLine(MyPoint p1, MyPoint p2){ pnt1 = p1; pnt2 = p2; } public Object clone(){ try{ return new MyLine((MyPoint)pnt1.clone(), (MyPoint)pnt2.clone()); }catch(Exception e){ throw new InternalError(e.toString()); } } public String toString(){ return pnt1.toString() + "-" + pnt2.toString(); } public void setLine(MyPoint p1, MyPoint p2){ pnt1 = p1; pnt2 = p2; } } public class Test{ public static void main(String[] args){ MyLine obj1, obj2; obj1 = new MyLine(new MyPoint(0,0), new MyPoint(100,100)); obj2 = (MyLine)obj1.clone(); System.out.println("obj1:" + obj1); System.out.println("obj2:" + obj2); obj1.pnt1.x = -50; System.out.println("obj1:" + obj1); System.out.println("obj2:" + obj2); } }
C:\java>java Test obj1:(0, 0)-(100, 100) obj2:(0, 0)-(100, 100) obj1:(-50, 0)-(100, 100) obj2:(0, 0)-(100, 100) C:\java>

　　このようにクラスのフィールドがプリミティブ型でない場合は、基底クラスのcloneメソッドを呼び出すだけでなく、プログラマがきちんと明示する必要があります。
　　今回のMyPointクラスのようにそれが自分で作ったクラスの場合は良いのですが、Javaが標準で用意しているクラスの場合は、そのクラスがcloneメソッドをサポートしているかを調べる必要があります。
　　また、配列やVectorクラスのような場合は、その中身が何なのかを考え、参照がコピーされるだけでよいのか、その中身もきちんとコピーする必要があるのかを見極める必要があります。
　　cloneメソッドの実装をするクラスの場合、cloneメソッドの中身で様々なコピーをするのではなく、自分と同じ方の引数をとってその中身をコピーするコピーコンストラクタを作っておくと便利です。
　　なお、配列のコピーはcloneではなく、Systemクラスのarraycopyメソッドも使用できます。

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