Java进阶 @Comparable接口与Comparator接口的深入理解 | 有关排序的都会用到
参考资料：Java语言程序设计（进阶篇） ——梁勇先生 著 戴开宇先生 译
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运行环境
- Windows10
- JDK8
- IDAE
一、前言
在Java语言中，如果要判断两个变量的大小，也许你首先会想到
if(a > b){
// ...
}
但是，这样有着极大的限制，比如 String类型的两个变量无法直接用 > < 比较
比较大小最多的应用就是数组之间的排序
比如使用 java.uti.Collections 类中静态的sort方法实现数组列表的排序
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Integer> list = new ArrayList(Arrays.asList(4,3,6,8));
Collections.sort(list);
System.out.println(list);
}
运行结果
[3, 4, 6, 8]
众所周知，Java是一门面向对象编程的语言，这意味着我们不只是对上例的Integer类型的数组列表进行排序，也可能是其他类型比如String、Character，或者是别的类，在实际应用中，比如比较一个班级里，所有学生的成绩、身高体重等等。
JDK8提供了 java.lang.Comparable 和 java.util.Comparator这两个接口
专门用于解决两个对象比较的问题，同时它们被应用到了各种原生类里的排序功能。
二、概要
在JDK原生API中许多类都实现了 Comparable 接口，比如最基本的引用类型Integer、String、Date等，其中，所有基本类型的数字包装类都实现了这个接口。
Comparable 接口中定义了唯一的方法：compareTo(T o) 用于比较实现 Comparable 接口的 同一个类 的两个元素。
java.util.Comparator<T> 接口，实现未实现Comparable接口的类之间的比较，
三、Comparable
Comparable接口在 java.lang包中，用于实现该接口实现类之间的比较
去掉注释后的 Comparable.java 源码如下:
package java.lang;
import java.util.*;
public interface Comparable<T> {
public int compareTo(T o);
}
compareTo(T o) 方法 返回值的含义：
| 返回值 | 含义 |
|---|---|
| 0 | 当前对象和传入的形参o比较结果相等 |
| 1 | 当前对象比传入的形参o比较结果大 |
| -1 | 当前对象比传入的形参o比较结果小 |
升序，当前对象 < 形参时，返回 -1
降序， 当前对象 < 形参时，返回 1
该接口仅仅声明了一个compareTo方法，这意味着它的实现类必须重写这个方法
其中 <T> 为泛型的表示方法， 表示比较的类型，通过这个符号可以规定方法里传入的参数类型
比如，声明一个可比较的自定义类Student：
class Student implements Comparable<Student>{
private double score;
@Override
public int compareTo(Student o){
//...
}
// getScore & setScore
}
compareTo()方法实现了当前对象与传入的形参 o 进行比较，比较的逻辑可自定义。
3.1 通过实现Comparable接口完成学生类的排序
测试的学生类 Student.java
class Student implements Comparable<Student>{
private String name;
private double score;
private double height;
public Student(String name, double score, double height) {
this.name = name;
this.score =score;
this.height=height;
}
public double getScore(){
return score;
}
public double getHeight(){
return height;
}
@Override
public int compareTo(Student o) {
if(this.score < o.getScore())
return -1;
else if(this.score > o.getScore())
return 1;
else
return 0;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", score=" + score +
", height=" + height +
'}';
}
}
Demo.java 测试的主类
class Demo {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Student> all = new ArrayList<>();
all.add(new Student("大雄", 0, 140));
all.add(new Student("哆啦A梦",100 ,129));
all.add(new Student("静香",95 ,143));
Collections.sort(all);
for (Student student : all) {
System.out.println(student);
}
}
}
3.1.1 按成绩排序
Student.java 部分修改如下:
升序
@Override
public int compareTo(Student o) {
if(this.score < o.getScore())
return -1;
else if(this.score > o.getScore())
return 1;
else
return 0;
}
降序
@Override
public int compareTo(Student o) {
if(this.score < o.getScore())
return 1;
else if(this.score > o.getScore())
return -1;
else
return 0;
}
测试升序的运行结果
Student{name='大雄', score=0.0, height=140.0}
Student{name='静香', score=95.0, height=143.0}
Student
3.1.2 按身高排序
升序
@Override
public int compareTo(Student o) {
if(this.height < o.getHeight())
return -1;
else if(this.height > o.getHeight())
return 1;
else
return 0;
}
降序
@Override
public int compareTo(Student o) {
if(this.height < o.getHeight())
return 1;
else if(this.height > o.getHeight())
return -1;
else
return 0;
}
测试升序的运行结果
Student{name='静香', score=95.0, height=143.0}
Student{name='大雄', score=0.0, height=140.0}
Student
3.1.3 总结Comparable
综上，使用该接口只需要重写compareTo(T o) 方法，并且方法返回-1、0、1三种结果，在方法中比较的是当前对象和形参对象的大小。
四、Comparator 比较器
Comparator接口在java.util包中，用于比较未实现java.lang.comparable接口类
比较器接口中实现了 java.io.Serializable 接口，用于标志类是可序列化的。
该接口的源码如下：
package java.util;
import java.io.Serializable;
import java.util.function.Function;
import java.util.function.ToIntFunction;
import java.util.function.ToLongFunction;
import java.util.function.ToDoubleFunction;
import java.util.Comparators;
public interface Comparator<T> {//...}
Comparator 接口的所有方法
在下图中除了带箭头的方法，其他方法均在接口里实现了。
由此可见，Comparator接口的实现类同样需要重写compare()方法。
不过不同于Comparable接口里的compare()方法的是，前者需要传入两个参数，后者只需传入一个参数。
4.1 通过Comparator比较器实现排序
与之前不同的是，该接口是由另一个类来实现而不能是要比较的类。
Student 学生实体类
class Student{
private String name;
private double score;
private double height;
public Student(String name, double score, double height) {
this.name = name;
this.score =score;
this.height=height;
}
public double getScore(){
return score;
}
public double getHeight(){
return height;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", score=" + score +
", height=" + height +
'}';
}
}
scoreComparator 专门用于Student对象的成绩比较器类
class scoreComparator implements Comparator<Student>{
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
if(o1.getScore() > o2.getScore())
return 1;
else if(o1.getScore() < o2.getScore())
return -1;
else
return 0;
}
}
Demo.java 实现排序的主类
class Demo {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Student> all = new ArrayList<>();
all.add(new Student("大雄", 0, 140));
all.add(new Student("哆啦A梦",100 ,129));
all.add(new Student("静香",95 ,143));
all.sort(new scoreComparator());
System.out.println(all);
}
}
运行结果：
[Student{name='大雄', score=0.0, height=140.0}, Student{name='静香', score=95.0, height=143.0}, Student{name='哆啦A梦', score=100.0, height=129.0}]
4.2 编写对象比较大小的方法
有了scoreComaprator比较器对象后，可以很轻松的比较学生类的成绩，实现如下：
public Student max(Student o1, Student o2, scoreComparator c){
if(c.compare(o1, o2) > 0)
return o1;
else
return o2;
}
与之前的 Comparable 接口相比
很明显，要想以不同的逻辑，比如身高或者成绩等来比较学生，就需要不同的比较器。
前者是在学生类里重写了comparaTo方法，比较只能通过该方法里面的逻辑
后者则可以定义出更多Comparator接口的实现类，用来表示不同的比较参考对象
五、总结
- \(java.lang.Comparable\) 用于比较 \(Comparable\)的类的对象
使用\(Comparable\)接口比较元素称为使用 自然排序 进行比较
- \(java.util.Comparator\) 用于比较没有实现 \(Comparable\) 的类的对象
使用\(Comparator\)接口比较被称为使用比较器 进行比较
| \(Comparable\) | \(Comprator\) |
|---|---|
| 实现类即比较的类 | 实现类为其他任意的类 |
| compareTo()方法在比较类中 | compareTo()方法可放在任意的类 |
| 仅声明compareTo方法 | 提供许多比较的方法 |
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