深入討論PHP5對象復制技術

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對象復制的由來

為什麼對象會有“復制”這個概念，這與PHP5中對象的傳值方式是密切相關的，讓我們看看下面這段簡單的代碼

PHP代碼

0. /** 
1.  * 電視機類 
2.  */  
3. class Television   
4. {  
5.     /** 
6.      * 屏幕高度 
7.      */  
8.     protected $_screenLength = 300;  
9.       
10.     /** 
11.      * 屏幕寬度 
12.      */  
13.     protected $_screenHight  = 200;  
14.       
15.     /** 
16.      * 電視機外觀顏色 
17.      */  
18.     protected $_color        = 'black';  
19.       
20.     /** 
21.      * 返回電視外觀顏色 
22.      */  
23.     public function getColor()  
24.     {  
25.         return $this->_color;  
26.     }  
27.       
28.     /** 
29.      * 設置電視機外觀顏色 
30.      */  
31.     public function setColor($color)  
32.     {  
33.         $this->_color = (string)$color;  
34.         return $this;  
35.     }  
36. }  
37.   
38. $tv1 = new Television();  
39. $tv2 = $tv1;  

這段代碼定義了一個電視機的類 Television , $tv1為一個電視機的實例，然後我們按照普通的變量賦值方式將$tv1的值賦給$t2。那麼現在我們擁有兩台電視機$tv1和$tv2了，真的是這樣的嗎？我們來測試一下。

PHP代碼

0. echo 'color of tv1 is: ' . $tv1->getColor();//tv1的顏色是black  
1. echo '<br>';  
2. echo 'color of tv2 is: ' . $tv2->getColor();//tv2的顏色是black  
3. echo '<br>';  
4.   
5. //把tv2塗成白色  
6. $tv2->setColor('white');  
7.   
8. echo 'color of tv2 is: ' . $tv2->getColor();//tv2的顏色是white  
9. echo '<br>';  
10. echo 'color of tv1 is: ' . $tv1->getColor();//tv1的顏色是white  

 首先我們看到tv1和tv2的顏色都是black，現在我們希望tv2換個顏色，所以我們將它的顏色設置成了white，我們再看看tv2的顏色，確實成為了white，似乎滿足了我們的要求，可是並沒有想象中的那麼順利，當我們接著看tv1的顏色的時候，我們發現tv1也由black邊成了white。我們並沒有重新設置tv1的顏色，為什麼tv1會重black變成white呢？這是因為PHP5中對象的賦值和傳值都是以“引用”的方式。PHP5使用了Zend引擎II，對象被儲存於獨立的結構Object Store中，而不像其它一般變量那樣儲存於Zval中(在PHP4中對象和一般變量一樣存儲於Zval)。在Zval中僅存儲對象的指針而不是內容(value)。當我們復制一個對象或者將一個對象當作參數傳遞給一個函數時，我們不需要復制數據。僅僅保持相同的對象指針並由另一個zval通知現在這個特定的對象指向的Object Store。由於對象本身位於Object Store,我們對它所作的任何改變將影響到所有持有該對象指針的zval結構----表現在程序中就是目標對象的任何改變都會影響到源對象。.這使PHP對象看起來就像總是通過引用(reference)來傳遞。所以以上的tv2和tv1其實是指向同一個電視機實例，我們對tv1或則tv2所做的操作其實都是針對這同一個實例。因此我們的“復制”失敗了。看來直接變量賦值的方式並不能拷貝對象，為此PHP5提供了一個專門用於復制對象的操作，也就是 clone 。這就是對象復制的由來。

用clone（克隆）來復制對象

我們現在使用PHP5的clone語言結構來復制對象，代碼如下：

PHP代碼

0. $tv1 = new Television();  
1. $tv2 = clone $tv1;  
2.   
3. echo 'color of tv1 is: ' . $tv1->getColor();//tv1的顏色是black  
4. echo '<br>';  
5. echo 'color of tv2 is: ' . $tv2->getColor();//tv2的顏色是black  
6. echo '<br>';  
7.   
8. //把tv2換成塗成白色  
9. $tv2->setColor('white');  
10.   
11. echo 'color of tv2 is: ' . $tv2->getColor();//tv2的顏色是white  
12. echo '<br>';  
13. echo 'color of tv1 is: ' . $tv1->getColor();//tv1的顏色是black  

這段代碼的第2行，我們用clone關鍵字復制tv1，現在我們就擁有了一份真正的tv1的拷貝tv2,我們還是按照之前的方法來檢測復制是否成功。我們可以看到，我們將tv2的顏色換成了white，tv1的顏色還是black,這樣我們的復制操作就成功了。

__clone魔術方法

    現在我們考慮到這樣一個情況，每一台電視機應該都有自己的編號，這個編號如同我們的身份證號碼一樣應該是唯一的，所以當我們在復制一台電視機的時候，我們不希望這個編號也被復制過來，以免造成一些麻煩。我們想到的一個策略是將賦值出來的電視機的編號清空，然後再按照需求來重新分配編號。

    那麼__clone魔術方法就是專門用來解決這樣的問題，__clone魔術方法會在對象被復制( 也就是clone操作)的時候被觸發。我們修改了電視機類Television的代碼，添加了編號屬性和__clone方法，代碼如下。

PHP代碼

0. /** 
1.  * 電視機類 
2.  */  
3. class Television   
4. {  
5.       
6.     /** 
7.      * 電視機編號 
8.      */  
9.     protected $_identity    = 0;  
10.       
11.     /** 
12.      * 屏幕高度 
13.      */  
14.     protected $_screenLength = 300;  
15.       
16.     /** 
17.      * 屏幕寬度 
18.      */  
19.     protected $_screenHight  = 200;  
20.       
21.     /** 
22.      * 電視機外觀顏色 
23.      */  
24.     protected $_color        = 'black';  
25.       
26.     /** 
27.      * 返回電視外觀顏色 
28.      */  
29.     public function getColor()  
30.     {  
31.         return $this->_color;  
32.     }  
33.       
34.     /** 
35.      * 設置電視機外觀顏色 
36.      */  
37.     public function setColor($color)  
38.     {  
39.         $this->_color = (string)$color;  
40.         return $this;  
41.     }  
42.   
43.    /** 
44.      * 返回電視機編號 
45.      */  
46.     public function getIdentity()  
47.     {  
48.         return $this->_identity;      
49.     }  
50.       
51.     /** 
52.      * 設置電視機編號 
53.      */  
54.     public function setIdentity($id)  
55.     {  
56.         $this->_identity = (int)$id;  
57.         return $this;  
58.     }  
59.       
60.     public function __clone()  
61.     {  
62.         $this->setIdentity(0);    
63.     }  
64. }  

下面我們來復制這樣的一個電視機對象。

PHP代碼

0. $tv1 = new Television();  
1. $tv1->setIdentity('111111');  
2. echo 'id of tv1 is ' . $tv1->getIdentity();//111111  
3. echo '<br>';  
4.   
5. $tv2 = clone $tv1;  
6. echo 'id of tv2 is ' . $tv2->getIdentity();//0  

我們生產了一台電視機tv1 , 並且設置它的編號為111111,然後我們用clone將tv1復制得到了tv2,這個時候__clone魔術方法被觸發，此方法將直接作用與復制得到的對象tv2,我們在__clone方法中調用了setIdentity成員方法將tv2的_identity屬性清空，以便我們後面對它進行重新編號。由此我們可以看到__clone魔術方法能讓我們非常方便的在clone對象的時候做一些附加的操作。

clone操作的致命缺陷

    clone真的能夠達到理想的復制效果嗎？在某些情況下，你應該會發現，clone操作並沒有我們想象中的那麼完美。我們將以上的電視機類修改一下，然後做測試。

    每台電視機都會附帶一個遙控器，所以我們將會有一個遙控器類，遙控器和電視機是一種“聚合”關系（相對與“組合”關系，是一種較弱的依賴關系，因為一般情況電視機就算沒有遙控也能正常使用），現在我們的電視機對象應該都持有一個到遙控器對象的引用。下面看看代碼

PHP代碼

0. /** 
1.  * 電視機類 
2.  */  
3. class Television   
4. {  
5.       
6.     /** 
7.      * 電視機編號 
8.      */  
9.     protected $_identity    = 0;  
10.       
11.     /** 
12.      * 屏幕高度 
13.      */  
14.     protected $_screenLength = 300;  
15.       
16.     /** 
17.      * 屏幕寬度 
18.      */  
19.     protected $_screenHight  = 200;  
20.       
21.     /** 
22.      * 電視機外觀顏色 
23.      */  
24.     protected $_color        = 'black';  
25.       
26.     /** 
27.      * 遙控器對象 
28.      */  
29.     protected $_control      = null;  
30.       
31.     /** 
32.      * 構造函數中加載遙控器對象 
33.      */  
34.     public function __construct()  
35.     {  
36.         $this->setControl(new Telecontrol());  
37.     }  
38.   
39.     /** 
40.      * 設置遙控器對象 
41.      */  
42.     public function setControl(Telecontrol $control)  
43.     {  
44.         $this->_control = $control;  
45.         return $this;  
46.     }  
47.       
48.     /** 
49.      * 返回遙控器對象 
50.      */  
51.     public function getControl()  
52.     {  
53.         return $this->_control;  
54.     }      
55.       
56.     /** 
57.      * 返回電視外觀顏色 
58.      */  
59.     public function getColor()  
60.     {  
61.         return $this->_color;  
62.     }  
63.       
64.     /** 
65.      * 設置電視機外觀顏色 
66.      */  
67.     public function setColor($color)  
68.     {  
69.         $this->_color = (string)$color;  
70.         return $this;  
71.     }  
72.   
73.    /** 
74.      * 返回電視機編號 
75.      */  
76.     public function getIdentity()  
77.     {  
78.         return $this->_identity;      
79.     }  
80.       
81.     /** 
82.      * 設置電視機編號 
83.      */  
84.     public function setIdentity($id)  
85.     {  
86.         $this->_identity = (int)$id;  
87.         return $this;  
88.     }  
89.       
90.     public function __clone()  
91.     {  
92.         $this->setIdentity(0);    
93.     }  
94. }  
95.   
96.   
97. /** 
98.  * 遙控器類 
99.  */  
100. class Telecontrol   
101. {  
102.   
103. }  

下面復制這樣的一個電視機對象並且觀察電視機的遙控器對象。

PHP代碼

0. $tv1 = new Television();  
1. $tv2 = clone $tv1;  
2.   
3. $contr1 = $tv1->getControl(); //獲取tv1的遙控器contr1  
4. $contr2 = $tv2->getControl(); //獲取tv2的遙控器contr2  
5. echo $tv1;    //tv1的object id 為 #1  
6. echo '<br>';  
7. echo $contr1; //contr1的object id 為#2  
8. echo '<br>';   
9. echo $tv2;    //tv2的object id 為 #3  
10. echo '<br>';  
11. echo $contr2; //contr2的object id 為#2  

經過復制之後，我們查看對象id，通過clone操作從tv1復制出了tv2,tv1和tv2的對象id分別是1和3，這表示tv1和tv2是引用兩個不同的電視機對象，這符合clone操作的結果。然後我們分別獲取了tv1的遙控器對象contr1和tv2的遙控器對象contr2，通過查看它們的對象id我們發現contr1和contr2的對象id都是2，這表明它們是到同一個對象的引用，也就是說我們雖然從tv1復制出tv2,但是遙控器並沒有被復制，每台電視機都應該配有一個遙控器，而這裡tv2和tv1共用一個遙控器，這顯然是不合常理的。

    由此可見，clone操作有這麼一個非常大的缺陷：使用clone操作復制對象時，當被復制的對象有對其它對象的引用的時候，引用的對象將不會被復制。然而這種情況又非常的普遍，現今 “合成/聚合復用”多被提倡用來代替“繼承復用”，“合成”和“聚合”就是讓一個對象擁有對另一個對象的引用，從而復用被引用對象的方法。我們在使用clone的時候應該考慮到這樣的情況。那麼在clone對象的時候我們應該如何去解決這樣的一個缺陷呢？可能你很快就想到了之前提到的__clone魔術方法，這確實是一種解決方案。

方案1:用__clone魔術方法彌補

    前面我們已經介紹了__clone魔術方法的用法，我們可以在__clone方法中將被復制對象中其它對象的引用重新引用到一個新的對象。下面我們看看修改後的__clone()魔術方法：

PHP代碼

0. public function __clone()  
1. {  
2.     $this->setIdentity(0);  
3.     //重新設置一個遙控器對象  
4.     $this->setControl(new Telecontrol());  
5. }  

第04行中我們為復制出來的電視機對象重新設置了一個遙控器，我們按照之前的方法查看對象的id可以發現，兩台電視機的遙控器擁有不同的對象id，這樣我們的問題就解決了。

但是這樣的方式大概並不算太好，如果被復制對象中有多個到其它對象的引用，我們必須在__clone方法中逐個的重新設置，更糟糕的是如果被復制對象的類由第三方提供，我們無法修改代碼，那復制操作基本就無法順利完成了。

我們使用clone來復制對象，這種復制叫做“淺復制”：被復制對象的所有變量都含有與原來的對象相同的值，而所有的對其他對象的引用都仍然指向原來的對象。也就是說，淺復制僅僅復制所考慮的對象，而不復制它所引用的對象。相對於“淺復制”，當然也有一個“深復制”：被復制的對象的所有的變量都含有與原來的對象相同的值，除去那些引用其他對象的變量。也就是說，深復制把要復制的對象所引用的對象都復制了一遍。深復制需要決定深入到多少層，這是一個不容易確定的問題，此外可能會出現循環引用的問題，這些都必須小心處理。我們的方案2將是一個深復制的解決方案。

方案2:利用串行化做深復制

PHP有串行化(serialize)和反串行化(unserialize)函數，我們只需要用serialize()將一個對象寫入一個流，然後從流中讀回對象，那麼對象就被復制了。在JAVA語言裡面，這個過程叫做“冷藏”和“解凍”。下面我們將測試一下這個方法：

PHP代碼

0. $tv1 = new Television();  
1. $tv2 = unserialize(serialize($tv1));//序列化然後反序列化  
2.   
3. $contr1 = $tv1->getControl(); //獲取tv1的遙控器contr1  
4. $contr2 = $tv2->getControl(); //獲取tv2的遙控器contr2  
5.   
6. echo $tv1;    //tv1的object id 為 #1  
7. echo '<br>';  
8. echo $contr1; //contr1的object id 為#2  
9. echo '<br>';   
10. echo $tv2;    //tv2的object id 為 #4  
11. echo '<br>';  
12. echo $contr2; //contr2的object id 為#5  

我們可以看到輸出結果，tv1和tv2擁有了不同的遙控器。這比方案1要方便很多，序列化是一個遞歸的過程，我們不需要理會被對象內部引用了多少個對象以及引用了多少層對象，我們都可以徹底的復制。注意使用此方案時我們無法觸發__clone魔術方法來完成一些附加操作，當然我們可以在深復制之後再進行一次clone操作來觸發__clone魔術方法，只是會對效率些小的影響。另外此方案會觸發被復制對象和所有被引用對象的__sleep和__wakeup魔術方法，所以這些情況都需要被考慮。

總結

   不同的對象復制方式有著不同的效果，我們應該根據具體應用需求來考慮使用哪種方式以及如何改進復制方式。PHP5的面向對象特性和JAVA比較接近，相信我們可以從JAVA中借鑒很多寶貴的經驗