Comparison method violates its general contract!

Posted 2022-07-29 高爽 Coder

背景

16号为了统一线上服务器运行环境，将两台服务器的Tomcat6+JDK6升级到Tomcat7+JDK7，本以为很简单的事情，升级后自己验证也没问题，没想到却悲剧了。升级后，过了半小时运营就找过来反馈问题，部分角色无法登陆系统，由于异常日志没有输出，没有找到问题，无奈回滚。今天我们就来说说JDK6升级到JDK7会遇到的坑。本文为了方便搜索，就直接以异常信息作为文章标题了。

复现

回滚后，到beta环境按照线上的权限配置，复现该问题，加上了error日志输出，输出了文章标题的异常，这个异常是在类似如下代码中抛出的：

Collections.sort(list, new Comparator<Integer>() 
	@Override
	public int compare(Integer o1, Integer o2) 
		return o1 > o2 ? 1 : -1;// 错误的方式
	
);

解决方案

先说如何解决，解决方式有两种。

修改代码

上面代码写的本身就有问题，第4行没有考虑o1 == o2的情况，再者说我们不需要自己去比较，修改为如下代码即可：

Collections.sort(list, new Comparator<Integer>() 
	@Override
	public int compare(Integer o1, Integer o2) 
		// return o1 > o2 ? 1 : -1;
		return o1.compareTo(o2);// 正确的方式
	
);

不修改代码

那么问题来了。为什么上面代码在JDK6中运行无问题，而在JDK7中却会抛异常呢？这是因为JDK7底层的排序算法换了，如果要继续使用JDK6的排序算法，可以在JVM的启动参数中加入如下参数：

-Djava.util.Arrays.useLegacyMergeSort=true

这样就会照旧使用JDK6的排序算法，在不能修改代码的情况下，解决这个兼容的问题。

分析

在我以前的认知中，高版本的JDK是可以兼容之前的代码的，与同事讨论了一番另加搜索了一番，事实证明，JDK6到JDK7确实存在兼容问题（不兼容列表）。在不兼容列表中我们可以找到关于Collections.sort的不兼容说明，如下：

Area: API: Utilities
Synopsis: Updated sort behavior for Arrays and Collections may throw an IllegalArgumentException
Description: The sorting algorithm used by java.util.Arrays.sort and (indirectly) by java.util.Collections.sort has been replaced. 
The new sort implementation may throw an IllegalArgumentException if it detects a Comparable that violates the Comparable contract. 
The previous implementation silently ignored such a situation.
If the previous behavior is desired, you can use the new system property, java.util.Arrays.useLegacyMergeSort, 
to restore previous mergesort behavior.
Nature of Incompatibility: behavioral
RFE: 6804124

描述的意思是说，java.util.Arrays.sort(java.util.Collections.sort调用的也是此方法)方法中的排序算法在JDK7中已经被替换了。如果违法了比较的约束新的排序算法也许会抛出llegalArgumentException异常。JDK6中的实现则忽略了这种情况。那么比较的约束是什么呢？看这里，大体如下：

• sgn(compare(x, y)) == -sgn(compare(y, x))
• ((compare(x, y)>0) && (compare(y, z)>0)) implies compare(x, z)>0
• compare(x, y)==0 implies that sgn(compare(x, z))==sgn(compare(y, z)) for all z

再回过头来看我们开篇有问题的实现：

return x > y ? 1 : -1;

当x == y时，sgn(compare(x, y))  = -1，-sgn(compare(y, x)) = 1，这违背了sgn(compare(x, y)) == -sgn(compare(y, x))约束，所以在JDK7中抛出了本文标题的异常。

结论

那么现在是否可以盖棺定论了，按照上面的分析来看，使用这种比较方式（return x > y ? 1 : -1;），只要集合或数组中有相同的元素，就会抛出本文标题的异常。实则不然，什么情况下抛出异常，还取决于JDK7底层排序算法的实现，也就是大名鼎鼎的TimSort。后面文章会分析TimSort。本文给出一个会引发该异常的Case，以便有心人共同研究，如下：

Integer[] array = 
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 3, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 
0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 2, 1, 0, 0, 0, 2, 30, 0, 3;

      （完）

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