Java中Comparable和Comparator

Posted 2021-03-02 jrliu

1、前言

 

1.1 Comparable 简介

 

Comparable 是一个接口。若一个类实现了Comparable接口，就意味着“该类支持排序”。  实现Comparable接口的类支持排序，如果存在“实现Comparable接口的类的对象的List列表(或数组)”，则该List列表(或数组)可以通过 Collections.sort或 Arrays.sort进行排序。此外，“实现Comparable接口的类的对象”可以用作“有序映射(如TreeMap)”中的键或“有序集合(TreeSet)”中的元素，而不需要指定比较器。Comparable 接口仅仅只包括一个函数，它的定义如下：

 public interface Comparable<T> {
    public int compareTo(T o);
}

通过 x.compareTo(y) 来“比较对象x和y的大小”。若返回“负数”，意味着“x比y小”；返回“零”，意味着“x等于y”；返回“正数”，意味着“x大于y”。

1.2 Comparator 简介

 

Comparator 是比较器接口。如果需要对某个类的进行排序，但是该类本身不支持排序(即没有实现Comparable接口)；那么，可以通过建立一个“该类的比较器”来进行排序。这个“比较器”只需要实现Comparator接口即可。也就是说，我们可以通过“实现Comparator类来新建一个比较器”，然后通过该比较器对类进行排序。Comparator 接口只包括两个个函数，定义如下：

 

public interface Comparator<T> {
    int compare(T o1, T o2);
    boolean equals(Object obj);
}

说明：

(1) 若一个类要实现Comparator接口：它一定要实现compareTo(T o1, T o2) 函数，但可以不实现 equals(Object obj) 函数。 因为任何类，默认都是已经实现了equals(Object obj)的。 Java中的一切类都是继承于java.lang.Object，在Object.java中实现了equals(Object obj)函数；所以，其它所有的类也相当于都实现了该函数。

(2) int compare(T o1, T o2) 是“比较o1和o2的大小”。返回“负数”，意味着“o1比o2小”；返回“零”，意味着“o1等于o2”；返回“正数”，意味着“o1大于o2”。

 

2、比较

 

Comparable是自己和自己比，可以看作是自营性质的比较器。从词根上分析，Comparable以-able结尾，表示它有自身具备某种能力的性质，表明Comparable对象本身是可以与同类型进行比较的，它的比较方法是compareTo。

后者Comparator是第三方比较器，可以看作是平台性质的比较器。从词根上分析，Comparator以-or结尾，表明自身是比较器的实践者，它的比较方法是compare。

Comparable：当一个类实现Comparable接口时，重写比较方法compareTo(参数：这个类的一个实例对象)，在进行比较的时候格式是这样的：这个类的一个实例对象.compareTo(这个类的另一个实例对象)。在需要进行比较的类内部重写了比较方法，使用比较方法时是通过这个类的实例对象去调用的，所以说它是自营性质的比较器。

 

Comparator：由一个跟“需要比较业务的类1”毫不相关的类2去实现Comparator接口，重写比较方法compare(参数1：类1的实例对象A，参数2：类1的实例对象B）。因为比较功能由毫不相关的第三方类去实现，所以它是一个平台性质的比较器。

 

写个程序验证一下：

 

public class TestCompareComparatorAndComparable {
    private static class Student implements Comparable<Student> {
        private int  age;
        private String grade;
        public Student(int age, String grade) {
            this.age = age;
            this.grade = grade;
        }
        public int getAge() {
            return age;
        }
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
        public String toString(){
            return age + "-" + grade;
        }
        public boolean euuals(Student student) {
            if(this.age == student.age && this.grade == student.grade) {
                return true;
            }
            return false;
        }
        @Override
        public int compareTo(Student student) {
            return this.grade.compareTo(student.grade);
        }
    }
    //定义一个关于Student类的比较器
    private static class StudentComparetorasc implements Comparator<Student> {
        @Override
        public int compare(Student o1, Student o2) {
            return (o1.getAge() - o2.getAge());
        }
    }
    //定义一个降序比较器
    private static class StudentComparetordesc implements Comparator<Student> {
        @Override
        public int compare(Student o1, Student o2) {
            return (o2.getAge() - o1.getAge());
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        // 新建ArrayList(动态数组)
        ArrayList<Student> list = new ArrayList<>();
        // 添加对象到ArrayList中
        list.add(new Student(8,"grade2"));
        list.add(new Student(7,"grade1"));
        list.add(new Student(10,"grade4"));
        list.add(new Student(9,"grade3"));
        // 打印list的原始序列
        System.out.printf("Original sort, list:%s
", list);
        // 对list进行排序
        // 这里会根据“student实现的Comparable<String>接口”进行排序，即会根据“grade”进行排序
        Collections.sort(list);
        System.out.printf("Grade sort, list:%s
", list);
        // 通过“比较器(AscAgeComparator)”，对list进行排序
        // AscAgeComparator的排序方式是：根据“age”的升序排序
        Collections.sort(list, new StudentComparetorasc());
        System.out.printf("asc (age)  sort, list:%s
", list);
        // 通过“比较器(DescAgeComparator)”，对list进行排序
        // DescAgeComparator的排序方式是：根据“age”的降序排序
        Collections.sort(list, new StudentComparetordesc());
        System.out.printf("Desc(age) sort, list:%s
", list);
        // 判断两个person是否相等
        testEquals();
    }
    /**
     * @desc 测试两个Person比较是否相等。
     *   由于Person实现了equals()函数：若两person的age、name都相等，则认为这两个person相等。
     *   所以，这里的p1和p2相等
     */
    private static void testEquals() {
        Student p1 = new Student(10, "grade1");
        Student p2 = new Student(11, "grade2");
        if (p1.equals(p2)) {
            System.out.printf("%s EQUAL %s
", p1, p2);
        } else {
            System.out.printf("%s NOT EQUAL %s
", p1, p2);
        }
    }
}
 

注意:Collections.sort和Arrays.sort比较

Collections.sort源码如下：

   

 @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list) {
        list.sort(null);
    }
    @SuppressWarnings({"unchecked", "rawtypes"})
    public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c) {
        list.sort(c);
    }

Collections类中的sort函数提供了两种重载函数。

第一种方法：<T extends Comparable<? super T>>该方法的泛型必须实现了Comparable中的compareTo()方法，输入为相应的List。

第二种方法：对泛型不作要求，但是输入参数中需提供Comparator比较器；

看一下list.sort源码：

@SuppressWarnings({"unchecked", "rawtypes"})
default void sort(Comparator<? super E> c) {
        Object[] a = this.toArray();
        Arrays.sort(a, (Comparator) c);
        ListIterator<E> i = this.listIterator();
        for (Object e : a) {
            i.next();
            i.set((E) e);
        }
 }

实际上Collections.sort底层就是i调用的Arrays.sort。

3、总结

 

     如果需要控制某个类的次序，而该类本身不支持排序(即没有实现Comparable接口)；那么，我们可以建立一个“该类的比较器”来进行排序。这个“比较器”只需要实现Comparator接口即可。也就是说，我们可以通过“实现Comparator类来新建一个比较器”，然后通过该比较器对类进行排序。

Comparable是内部比较器，而Comparator是外部比较器。 一个类本身实现了Comparable比较器，就意味着它本身支持排序；若它本身没实Comparable，也可以通过外部比较器Comparator进行排序。