Item 27 避免使用ICloneable接口

　　实现ICloneable接口，看起来是个不错的选择，想要类型支持拷贝，就实现ICloneable，不想支持拷贝，就不实现ICloneable。但是，大家仔细想一想，你的对象并不是在一个独立的环境中运行，需要考虑到对派生类的影响，基类已经实现了ICloneable接口，派生类也继承了基类的Clone方法，所以派生类最好也支持ICloneable接口，这样所有派生类都应保持一致，所以所有派生类都应实现ICloneable接口，还需要考虑到类的成员都必须支持ICloneable接口或提供一种机制支持拷贝，如果支持深拷贝的对象包含有网状结构的对象，就会使拷贝很成问题。
 　　这里谈到了深拷贝，对应的是浅拷贝。所谓浅拷贝，是创建一个新对象，然后将原对象的所有成员拷贝到新对象中，如果某成员是引用类型，那么仅仅拷贝引用给新对象，也就是说新，旧对象的那个成员引用的是同一个对象。而深拷贝是拷贝所有成员并对引用类型的对象进行递归的拷贝，即对引用的对象也进行拷贝（而不仅仅是引用的拷贝，并且是递归下去，直到递归到只有值类型成员的拷贝）。像值类型和String类型，深拷贝和浅拷贝效果一样，都是完全复制，得到一个与原对象无关新对象（只有内容一样，没有其它关联，对两者中任何一个的修改，不会影响到另一个对象）。
 　　那么当我们定义的类型实现了ICloneable接口时，我们应该实现深拷贝还是浅拷贝呢，这取决于类型本身，但同时在一个类型中混用深拷贝和浅拷贝会导致很多不一致问题，一旦实现了ICloneable接口，这种混用就很难避免，所以定义类型时应该尽量避免实现ICloneable接口，让类更简单一些，使用和实现都相对简单一些。

　　任何只以值类型和String类型对象作为成员的值类型都不用支持ICloneable接口，用简单的赋值语句要比Clone方法高效得多，Clone方法要对返回的对象进行装箱，才能强制返回一个System.Object对象，而调用者使用对象时又要对其进行拆箱，这又是何苦呢？例如：

public struct ErrorMessage
    {
        private int _errorCode;
        private int _details;
        private string _msg;
    }

这时可能大家会产生一个疑问：string类型是引用类型，为什么一个简单的赋值语句就能实现_msg的深拷贝，而不用显示的去实现，这是因为string类型的恒定性，对string类型对象的任何操作都会产生一个新的string对象，并返回其引用。string确实是一个很有意思的类，很多C++程序员对这个类不理解，也很有一些C#程序对它不理解，导致很多的低效，甚至错误问题。应该好好的理解一下C#里的string(以及String和StringBulider之间的关系)这个类，这对于学好C#是很有帮助的。因为这种设计思想可以沿用到我们自己的类型中。

　　如果一个结构体包含一个一般的引用类型（除了字符串外），那么这时拷贝的情况就复杂的多。内置的赋值操作只会对结构体进行浅拷贝，这样两个结构体内部的引用类型的成员引用的是同一个对象。如果要进行深拷贝，那就要实现ICloneable接口，并且在Clone方法中对该成员变量引用的对象进行深拷贝，这就必须知道该对象是否实现ICloneable接口，并在该对象的Clone()方法中也支持深拷贝。当然，由于这种在值类型中包含引用类型成员的情况比较少见，所以我们还是没有理由对值类型实现ICloneable接口。

　　而对于引用类型来说，只在确实有必要支持拷贝时，才在叶子类（继承体系的末端，即标识为sealed的类）中实现ICloneable接口。为什么说只能在叶子类中实现ICloneable接口呢？看看下面这个例子：

public class BaseType : ICloneable
    {
        private string _label = "PeterLau";
        private int[] _values = new int[10];

        public object Clone()
        {
            BaseType baseType = new BaseType();
            baseType._label = this._label;
            baseType._values = this._values;
            return baseType;
        }
    }

    public class DerivedType : BaseType
    {
        private double[] _dValues=new double[10];

        static void Main()
        {
            DerivedType derivedType1 = new DerivedType();
            DerivedType derivedType2 = derivedType1.Clone() as DerivedType;
            if (derivedType2 == null)
                Console.WriteLine("null");
        }
    }

上述这段代码的输出是"null"，很明显当子类对象调用Clone()方法时，其实是调用的基类的Clone()方法，该方法返回的是基类的对象，当使用as转换为子类对象时当然返回的是null。即使你解决了这一个问题，基类的Clone()方法也不可能拷贝子类的_dValues字段。所以一旦你的类型实现了ICloneable接口，那么就强迫你的派生类也要正确的实现ICloneable接口（因为子类继承了基类的Clone方法，在客户端可以通过子类对象调用Clone方法，但是调用返回的结果又是错的），在基类中实现ICloneable接口会给派生类带来这样的负担，所以当你的引用类型要实现ICloneable接口时，最好将你的类型定义为sealed。如果你的基类实现了ICloneable接口，于是你的整个继承体系都要实现ICloneable接口时，这时你可以在基类中定义一个抽象的Clone方法，强迫所有派生类提供Clone方法的实现。当然这是出于安全考虑，最好还是不要在非密封类中实现ICloneable接口。

　　当在密封子类中实现ICloneable接口时，需要在基类中定义一个protected的构造函数，以便在子类的Clone方法中拷贝基类成员。例如：

public class BaseType
    {
        private string _label = "PeterLau";
        private int[] _values = new int[10];

        public BaseType()
        { }

        protected BaseType(BaseType baseType)
        {
            _label = baseType._label;
            _values = baseType._values.Clone() as int[];
        }
    }

    public class DerivedType : BaseType,ICloneable
    {
        private double[] _dValues=new double[10];

        public DerivedType()
        {
            
        }
        
        private DerivedType(DerivedType right)
            : base(right)
        {
            _dValues = right._dValues;
        }

        public object Clone()
        {
            DerivedType derivedType = new DerivedType(this);
            return derivedType;
        }

        static void Main()
        {
            DerivedType derivedType1 = new DerivedType();
            DerivedType derivedType2 = derivedType1.Clone() as DerivedType;
            if (derivedType2 == null)
                Console.WriteLine("null");
        }
    }

基类并不实现ICloneable接口; 通过提供一个受保护的构造函数，让派生类可以拷贝基类的成员。叶子类，应该都是密封的，必要它应该实现ICloneable接口。基类不应该强迫所有的派生类都要实现ICloneable接口，但你应该提供一些必要的方法，以便那些希望实现ICloneable接口的派生类可以使用。

ICloneable接口有它的用武之地，但相对于它的规则来说，我们应该避免它。对于值类型，你不应该实现ICloneable接口，应该使用赋值语句。对于引用类型来说，只有在拷贝确实有必要存在时，才在叶子类上实现对ICloneable的支持。基类在可能要对ICloneable 进行支持时，应该创建一个受保护的构造函数。总而言之，我们应该尽量避免使用ICloneable接口。