我想做一些事情,比如:
MyObject myObj = GetMyObj(); // Create and fill a new object
MyObject newObj = myObj.Clone();
然后对未反映在原始对象中的新对象进行更改。
我通常不需要这个功能,所以当有必要时,我会创建一个新对象,然后单独复制每个属性,但这总是让我觉得有更好或更优雅的方法来处理这种情况。
如何克隆或深度复制对象,以便在原始对象中不反映任何更改的情况下修改克隆的对象?
我想做一些事情,比如:
MyObject myObj = GetMyObj(); // Create and fill a new object
MyObject newObj = myObj.Clone();
然后对未反映在原始对象中的新对象进行更改。
我通常不需要这个功能,所以当有必要时,我会创建一个新对象,然后单独复制每个属性,但这总是让我觉得有更好或更优雅的方法来处理这种情况。
如何克隆或深度复制对象,以便在原始对象中不反映任何更改的情况下修改克隆的对象?
当前回答
使用System.Text.Json:
https://devblogs.microsoft.com/dotnet/try-the-new-system-text-json-apis/
public static T DeepCopy<T>(this T source)
{
return source == null ? default : JsonSerializer.Parse<T>(JsonSerializer.ToString(source));
}
新的API使用Span<T>。这应该很快,最好做一些基准测试。
注意:不需要像Json.NET那样使用ObjectCreationHandling。Replace,因为默认情况下它将替换集合值。您现在应该忘记Json.NET,因为所有的东西都将被新的官方API所取代。
我不确定这是否适用于私人领域。
其他回答
如果您的对象树是可序列化的,您也可以使用以下内容
static public MyClass Clone(MyClass myClass)
{
MyClass clone;
XmlSerializer ser = new XmlSerializer(typeof(MyClass), _xmlAttributeOverrides);
using (var ms = new MemoryStream())
{
ser.Serialize(ms, myClass);
ms.Position = 0;
clone = (MyClass)ser.Deserialize(ms);
}
return clone;
}
请注意,此解决方案非常简单,但它不像其他解决方案那样高效。
请确保,如果类增长,仍然只有那些字段被克隆,这些字段也会被序列化。
遵循以下步骤:
使用返回T的只读Self属性和ICloneable<out T>定义ISelf<T>,ICloneale<out T<派生自ISelf>并包含方法T Clone()。然后定义一个CloneBase类型,该类型实现了一个受保护的虚拟泛型VirtualClone,将MemberwiseClone转换为传入的类型。每个派生类型都应该通过调用基本克隆方法来实现VirtualClone,然后执行所需的操作来正确克隆父VirtualClone方法尚未处理的派生类型的那些方面。
为了实现最大的继承通用性,公开公共克隆功能的类应该是密封的,但派生自一个基类,该基类在其他方面是相同的,除非缺少克隆。不要传递显式可克隆类型的变量,而是采用ICloneable<theNonCloneableType>类型的参数。这将允许期望Foo的可克隆衍生物与DerivedFoo的可克隆衍生物一起工作的例程,但也允许创建Foo的不可克隆衍生物。
在我使用的代码库中,我们有一个来自GitHub项目Burtsev Alexey/net对象深度副本的ObjectExtension.cs文件副本。它已经9岁了。虽然我们后来意识到,对于更大的对象结构来说,它是非常慢的,但它还是有效的。
相反,我们在GitHub项目jpmikkers/Baksteen.Extensions.DeepCopy中找到了ObjectExtension.cs文件的一个分支。以前对大型数据结构的深度复制操作需要大约30分钟,现在感觉几乎是瞬间完成的。
此改进版本包含以下文档:
用于快速对象克隆的C#扩展方法。这是Alexey Burtsev深度复印机的速度优化叉。根据您的使用情况,这将比原始版本快2倍-3倍。它还修复了原始代码中存在的一些错误。与经典的二进制序列化/反序列化深度克隆技术相比,此版本的速度大约快七倍(对象包含的数组越多,加速因子越大)。通过以下技术实现加速:缓存对象反射结果不要深度复制原语或不可变结构&类(例如枚举和字符串)为了提高引用的局部性,处理内部循环中的“快速”维度或多维数组使用编译的lambda表达式调用MemberwiseClone如何使用:使用Baksteen.Extensions.DeepCopy;...var myobject=新建SomeClass();...var myclone=myobject.DepCopy()!;//创建原始对象的新深度副本注意:只有在项目中启用了可为null的引用类型时,才需要感叹号(null原谅运算符)
问:我为什么选择这个答案?
如果您想要.NET所能达到的最快速度,请选择此答案。如果您想要一种非常简单的克隆方法,请忽略这个答案。
换言之,除非您有需要解决的性能瓶颈,并且您可以使用分析器来证明这一点,否则请使用另一个答案。
比其他方法快10倍
执行深度克隆的以下方法是:
比任何涉及序列化/反序列化的速度快10倍;非常接近.NET所能达到的理论最大速度。
方法。。。
为了达到最高速度,可以使用Nested MemberwiseClone进行深度复制。它与复制值结构的速度几乎相同,并且比(a)反射或(b)序列化(如本页其他答案所述)快得多。
请注意,如果使用Nested MemberwiseColone进行深度复制,则必须为类中的每个嵌套级别手动实现ShallowCopy,以及调用所有所述ShallowCopy方法以创建完整克隆的DeepCopy。这很简单:总共只有几行,请参见下面的演示代码。
下面是显示100000个克隆的相对性能差异的代码输出:
嵌套结构上的嵌套MemberwiseClone为1.08秒嵌套类上的嵌套MemberwiseClone为4.77秒39.93秒用于序列化/反序列化
在类上使用Nested MemberwiseColone几乎与复制结构一样快,而且复制结构的速度非常接近.NET所能达到的理论最大速度。
Demo 1 of shallow and deep copy, using classes and MemberwiseClone:
Create Bob
Bob.Age=30, Bob.Purchase.Description=Lamborghini
Clone Bob >> BobsSon
Adjust BobsSon details
BobsSon.Age=2, BobsSon.Purchase.Description=Toy car
Proof of deep copy: If BobsSon is a true clone, then adjusting BobsSon details will not affect Bob:
Bob.Age=30, Bob.Purchase.Description=Lamborghini
Elapsed time: 00:00:04.7795670,30000000
Demo 2 of shallow and deep copy, using structs and value copying:
Create Bob
Bob.Age=30, Bob.Purchase.Description=Lamborghini
Clone Bob >> BobsSon
Adjust BobsSon details:
BobsSon.Age=2, BobsSon.Purchase.Description=Toy car
Proof of deep copy: If BobsSon is a true clone, then adjusting BobsSon details will not affect Bob:
Bob.Age=30, Bob.Purchase.Description=Lamborghini
Elapsed time: 00:00:01.0875454,30000000
Demo 3 of deep copy, using class and serialize/deserialize:
Elapsed time: 00:00:39.9339425,30000000
为了了解如何使用MemberwiseCopy进行深度复制,这里是用于生成上述时间的演示项目:
// Nested MemberwiseClone example.
// Added to demo how to deep copy a reference class.
[Serializable] // Not required if using MemberwiseClone, only used for speed comparison using serialization.
public class Person
{
public Person(int age, string description)
{
this.Age = age;
this.Purchase.Description = description;
}
[Serializable] // Not required if using MemberwiseClone
public class PurchaseType
{
public string Description;
public PurchaseType ShallowCopy()
{
return (PurchaseType)this.MemberwiseClone();
}
}
public PurchaseType Purchase = new PurchaseType();
public int Age;
// Add this if using nested MemberwiseClone.
// This is a class, which is a reference type, so cloning is more difficult.
public Person ShallowCopy()
{
return (Person)this.MemberwiseClone();
}
// Add this if using nested MemberwiseClone.
// This is a class, which is a reference type, so cloning is more difficult.
public Person DeepCopy()
{
// Clone the root ...
Person other = (Person) this.MemberwiseClone();
// ... then clone the nested class.
other.Purchase = this.Purchase.ShallowCopy();
return other;
}
}
// Added to demo how to copy a value struct (this is easy - a deep copy happens by default)
public struct PersonStruct
{
public PersonStruct(int age, string description)
{
this.Age = age;
this.Purchase.Description = description;
}
public struct PurchaseType
{
public string Description;
}
public PurchaseType Purchase;
public int Age;
// This is a struct, which is a value type, so everything is a clone by default.
public PersonStruct ShallowCopy()
{
return (PersonStruct)this;
}
// This is a struct, which is a value type, so everything is a clone by default.
public PersonStruct DeepCopy()
{
return (PersonStruct)this;
}
}
// Added only for a speed comparison.
public class MyDeepCopy
{
public static T DeepCopy<T>(T obj)
{
object result = null;
using (var ms = new MemoryStream())
{
var formatter = new BinaryFormatter();
formatter.Serialize(ms, obj);
ms.Position = 0;
result = (T)formatter.Deserialize(ms);
ms.Close();
}
return (T)result;
}
}
然后,从main调用演示:
void MyMain(string[] args)
{
{
Console.Write("Demo 1 of shallow and deep copy, using classes and MemberwiseCopy:\n");
var Bob = new Person(30, "Lamborghini");
Console.Write(" Create Bob\n");
Console.Write(" Bob.Age={0}, Bob.Purchase.Description={1}\n", Bob.Age, Bob.Purchase.Description);
Console.Write(" Clone Bob >> BobsSon\n");
var BobsSon = Bob.DeepCopy();
Console.Write(" Adjust BobsSon details\n");
BobsSon.Age = 2;
BobsSon.Purchase.Description = "Toy car";
Console.Write(" BobsSon.Age={0}, BobsSon.Purchase.Description={1}\n", BobsSon.Age, BobsSon.Purchase.Description);
Console.Write(" Proof of deep copy: If BobsSon is a true clone, then adjusting BobsSon details will not affect Bob:\n");
Console.Write(" Bob.Age={0}, Bob.Purchase.Description={1}\n", Bob.Age, Bob.Purchase.Description);
Debug.Assert(Bob.Age == 30);
Debug.Assert(Bob.Purchase.Description == "Lamborghini");
var sw = new Stopwatch();
sw.Start();
int total = 0;
for (int i = 0; i < 100000; i++)
{
var n = Bob.DeepCopy();
total += n.Age;
}
Console.Write(" Elapsed time: {0},{1}\n\n", sw.Elapsed, total);
}
{
Console.Write("Demo 2 of shallow and deep copy, using structs:\n");
var Bob = new PersonStruct(30, "Lamborghini");
Console.Write(" Create Bob\n");
Console.Write(" Bob.Age={0}, Bob.Purchase.Description={1}\n", Bob.Age, Bob.Purchase.Description);
Console.Write(" Clone Bob >> BobsSon\n");
var BobsSon = Bob.DeepCopy();
Console.Write(" Adjust BobsSon details:\n");
BobsSon.Age = 2;
BobsSon.Purchase.Description = "Toy car";
Console.Write(" BobsSon.Age={0}, BobsSon.Purchase.Description={1}\n", BobsSon.Age, BobsSon.Purchase.Description);
Console.Write(" Proof of deep copy: If BobsSon is a true clone, then adjusting BobsSon details will not affect Bob:\n");
Console.Write(" Bob.Age={0}, Bob.Purchase.Description={1}\n", Bob.Age, Bob.Purchase.Description);
Debug.Assert(Bob.Age == 30);
Debug.Assert(Bob.Purchase.Description == "Lamborghini");
var sw = new Stopwatch();
sw.Start();
int total = 0;
for (int i = 0; i < 100000; i++)
{
var n = Bob.DeepCopy();
total += n.Age;
}
Console.Write(" Elapsed time: {0},{1}\n\n", sw.Elapsed, total);
}
{
Console.Write("Demo 3 of deep copy, using class and serialize/deserialize:\n");
int total = 0;
var sw = new Stopwatch();
sw.Start();
var Bob = new Person(30, "Lamborghini");
for (int i = 0; i < 100000; i++)
{
var BobsSon = MyDeepCopy.DeepCopy<Person>(Bob);
total += BobsSon.Age;
}
Console.Write(" Elapsed time: {0},{1}\n", sw.Elapsed, total);
}
Console.ReadKey();
}
再次注意,如果您使用Nested MemberwiseColone进行深度复制,则必须为类中的每个嵌套级别手动实现ShallowCopy,以及调用所有所述ShallowCopy方法以创建完整克隆的DeepCopy。这很简单:总共只有几行,请参见上面的演示代码。
值类型与引用类型
请注意,在克隆对象时,“结构”和“类”之间有很大的区别:
如果您有一个“struct”,它是一个值类型,因此您可以复制它,内容将被克隆(但除非您使用本文中的技术,否则它只能进行浅层克隆)。如果你有一个“类”,它是一个引用类型,所以如果你复制它,你所做的就是复制指向它的指针。要创建一个真正的克隆,你必须更具创造力,利用值类型和引用类型之间的差异,从而在内存中创建原始对象的另一个副本。
请参见值类型和引用类型之间的差异。
帮助调试的校验和
错误地克隆对象会导致很难确定错误。在生产代码中,我倾向于实现一个校验和,以双重检查对象是否已正确克隆,并且没有被另一个引用损坏。此校验和可以在发布模式下关闭。我发现这个方法非常有用:通常,您只想克隆对象的一部分,而不是整个对象。
对于将许多线程与许多其他线程分离非常有用
该代码的一个优秀用例是将嵌套类或结构的克隆送入队列,以实现生产者/消费者模式。
我们可以让一个(或多个)线程修改自己拥有的类,然后将该类的完整副本推送到并发队列中。然后,我们有一个(或多个)线程将这些类的副本拉出并处理它们。
这在实践中非常有效,并允许我们将许多线程(生产者)与一个或多个线程(消费者)分离。
而且这种方法也非常快:如果我们使用嵌套结构,它比序列化/反序列化嵌套类快35倍,并且允许我们利用机器上所有可用的线程。
使现代化
显然,ExpressMapper与上面的手工编码一样快,甚至更快。我可能需要看看它们与探查器的比较。
我刚刚创建了CloneExtensions库项目。它使用表达式树运行时代码编译生成的简单赋值操作执行快速、深度克隆。
如何使用它?
不用在字段和财产之间使用赋值基调编写自己的Clone或Copy方法,而是让程序使用Expression Tree自己完成。标记为扩展方法的GetClone<T>()方法允许您在实例上简单地调用它:
var newInstance = source.GetClone();
您可以使用CloningFlags枚举选择应该从源复制到newInstance的内容:
var newInstance
= source.GetClone(CloningFlags.Properties | CloningFlags.CollectionItems);
什么可以克隆?
原语(int、uint、byte、double、char等),已知不可变类型(DateTime、TimeSpan、String)和委托(包括动作、功能等)可为空T[]阵列自定义类和结构,包括泛型类和结构。
以下类/结构成员在内部克隆:
公共字段而非只读字段的值具有get和set访问器的公共财产的值实现ICollection的类型的集合项
它有多快?
该解决方案比反射更快,因为在GetClone<T>首次用于给定类型T之前,成员信息只能收集一次。
当您克隆多于两个相同类型T的实例时,它也比基于序列化的解决方案更快。
以及更多。。。
阅读文档中有关生成表达式的更多信息。
List<int>的示例表达式调试列表:
.Lambda #Lambda1<System.Func`4[System.Collections.Generic.List`1[System.Int32],CloneExtensions.CloningFlags,System.Collections.Generic.IDictionary`2[System.Type,System.Func`2[System.Object,System.Object]],System.Collections.Generic.List`1[System.Int32]]>(
System.Collections.Generic.List`1[System.Int32] $source,
CloneExtensions.CloningFlags $flags,
System.Collections.Generic.IDictionary`2[System.Type,System.Func`2[System.Object,System.Object]] $initializers) {
.Block(System.Collections.Generic.List`1[System.Int32] $target) {
.If ($source == null) {
.Return #Label1 { null }
} .Else {
.Default(System.Void)
};
.If (
.Call $initializers.ContainsKey(.Constant<System.Type>(System.Collections.Generic.List`1[System.Int32]))
) {
$target = (System.Collections.Generic.List`1[System.Int32]).Call ($initializers.Item[.Constant<System.Type>(System.Collections.Generic.List`1[System.Int32])]
).Invoke((System.Object)$source)
} .Else {
$target = .New System.Collections.Generic.List`1[System.Int32]()
};
.If (
((System.Byte)$flags & (System.Byte).Constant<CloneExtensions.CloningFlags>(Fields)) == (System.Byte).Constant<CloneExtensions.CloningFlags>(Fields)
) {
.Default(System.Void)
} .Else {
.Default(System.Void)
};
.If (
((System.Byte)$flags & (System.Byte).Constant<CloneExtensions.CloningFlags>(Properties)) == (System.Byte).Constant<CloneExtensions.CloningFlags>(Properties)
) {
.Block() {
$target.Capacity = .Call CloneExtensions.CloneFactory.GetClone(
$source.Capacity,
$flags,
$initializers)
}
} .Else {
.Default(System.Void)
};
.If (
((System.Byte)$flags & (System.Byte).Constant<CloneExtensions.CloningFlags>(CollectionItems)) == (System.Byte).Constant<CloneExtensions.CloningFlags>(CollectionItems)
) {
.Block(
System.Collections.Generic.IEnumerator`1[System.Int32] $var1,
System.Collections.Generic.ICollection`1[System.Int32] $var2) {
$var1 = (System.Collections.Generic.IEnumerator`1[System.Int32]).Call $source.GetEnumerator();
$var2 = (System.Collections.Generic.ICollection`1[System.Int32])$target;
.Loop {
.If (.Call $var1.MoveNext() != False) {
.Call $var2.Add(.Call CloneExtensions.CloneFactory.GetClone(
$var1.Current,
$flags,
$initializers))
} .Else {
.Break #Label2 { }
}
}
.LabelTarget #Label2:
}
} .Else {
.Default(System.Void)
};
.Label
$target
.LabelTarget #Label1:
}
}
以下c#代码具有相同的含义:
(source, flags, initializers) =>
{
if(source == null)
return null;
if(initializers.ContainsKey(typeof(List<int>))
target = (List<int>)initializers[typeof(List<int>)].Invoke((object)source);
else
target = new List<int>();
if((flags & CloningFlags.Properties) == CloningFlags.Properties)
{
target.Capacity = target.Capacity.GetClone(flags, initializers);
}
if((flags & CloningFlags.CollectionItems) == CloningFlags.CollectionItems)
{
var targetCollection = (ICollection<int>)target;
foreach(var item in (ICollection<int>)source)
{
targetCollection.Add(item.Clone(flags, initializers));
}
}
return target;
}
这不是很像您为List<int>编写自己的Clone方法吗?