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?