Java中如何避免方法内按引用传递？矩阵类原数据被修改问题

我正在为线性代数课程编写Java矩阵程序，希望每个方法返回新矩阵（基于原矩阵计算）且不修改原矩阵的值，但始终无法避免数组按引用传递的问题。尝试在多处使用a.clone()但结果依旧，请问哪里理解有误？

原程序片段 #

Matrix类代码 #

public class Matrix{
    private Double[][] data;
    private String name;

    public Matrix(Double[][] newdata){
        this.data = newdata.clone();
        this.name = "default";
    }

    public Matrix scalarMultiply(Double scale){
        Matrix output = new Matrix(this.data.clone());
        output.name = scale + "(" + output.name + ")";
        for(int i = 0; i < output.data.length; i++){
            for(int j = 0; j < output.data[i].length; j++){
                output.data[i][j] *= scale;
            }
        }

        return output;
    }
}

Main类代码 #

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        new ProcessBuilder("cmd", "/c", "cls").inheritIO().start().waitFor();

        Matrix testMatrix = new Matrix(new Double[][]{{1.0, 2.0, 3.0}, {4.0, 5.0, 6.0}, {7.0, 8.0, 9.0}, {100.0, 101.0, 102.0}});
        testMatrix.printSpacedAuto();
        breakLine();

        Matrix testMatrixResult = testMatrix.scalarMultiply(2.0);
        testMatrixResult.printSpacedAuto();
        breakLine();

        testMatrix.printSpacedAuto();
        testMatrixResult.printSpacedAuto();
        breakLine();
    }

    public static void breakLine(){
        System.out.println();
    }
}

问题根源 #

二维数组的clone()方法是浅拷贝：它只会复制外层数组的引用，里面的每个一维数组仍然和原数组指向同一个对象。也就是说，this.data和传入的newdata虽然是不同的外层数组，但它们的元素（一维数组）是同一个引用，修改新矩阵的元素时，原矩阵的对应元素也会被改动。

解决方案：实现深拷贝 #

修改Matrix的构造函数，对二维数组进行深拷贝，确保新矩阵的数组和原数组完全独立：

public Matrix(Double[][] newdata) {
    // 创建外层数组的新实例
    this.data = new Double[newdata.length][];
    // 逐个复制每个一维数组
    for (int i = 0; i < newdata.length; i++) {
        this.data[i] = newdata[i].clone();
    }
    this.name = "default";
}

修改后，scalarMultiply方法中new Matrix(this.data.clone())里的clone()可以保留（虽然外层数组的拷贝是多余的，但不影响结果），也可以直接写成new Matrix(this.data)，因为构造函数已经会完成深拷贝。

验证效果 #

运行Main类后，原矩阵testMatrix的值不会被scalarMultiply方法修改，返回的testMatrixResult是正确的缩放结果，两者的数据完全独立。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Aidan K