Java 解惑:Comparable 和 Comparator 的区别

Java 中为我们提供了两种比较机制:Comparable 和 Comparator,他们之间有什么区别呢?今天来了解一下。

Comparable 自然排序

Comparable 在 java.lang 包下,是一个接口,内部只有一个方法 compareTo():

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

Comparable 可以让实现它的类的对象进行比较,具体的比较规则是按照 compareTo 方法中的规则进行。这种顺序称为 自然顺序

compareTo 方法的返回值有三种情况:

  • e1.compareTo(e2) > 0 即 e1 > e2
  • e1.compareTo(e2) = 0 即 e1 = e2
  • e1.compareTo(e2) < 0 即 e1 < e2

注意:

1.由于 null 不是一个类,也不是一个对象,因此在重写 compareTo 方法时应该注意 e.compareTo(null) 的情况,即使 e.equals(null) 返回 false,compareTo 方法也应该主动抛出一个空指针异常 NullPointerException。

2.Comparable 实现类重写 compareTo 方法时一般要求 e1.compareTo(e2) == 0 的结果要和 e1.equals(e2) 一致。这样将来使用 SortedSet 等根据类的自然排序进行排序的集合容器时可以保证保存的数据的顺序和想象中一致。

有人可能好奇上面的第二点如果违反了会怎样呢?

举个例子,如果你往一个 SortedSet 中先后添加两个对象 a 和 b,a b 满足 (!a.equals(b) && a.compareTo(b) == 0),同时也没有另外指定个 Comparator,那当你添加完 a 再添加 b 时会添加失败返回 false, SortedSet 的 size 也不会增加,因为在 SortedSet 看来它们是相同的,而 SortedSet 中是不允许重复的。

实际上所有实现了 Comparable 接口的 Java 核心类的结果都和 equlas 方法保持一致。
实现了 Comparable 接口的 List 或则数组可以使用 Collections.sort() 或者 Arrays.sort() 方法进行排序。

实现了 Comparable 接口的对象才能够直接被用作 SortedMap (SortedSet) 的 key,要不然得在外边指定 Comparator 排序规则。

因此自己定义的类如果想要使用有序的集合类,需要实现 Comparable 接口,比如:

**
 * description: 测试用的实体类 书, 实现了 Comparable 接口,自然排序
 * <br/>
 * author: shixinzhang
 * <br/>
 * data: 10/5/2016
 */
public class BookBean implements Serializable, Comparable {
    private String name;
    private int count;

    public BookBean(String name, int count) {
        this.name = name;
        this.count = count;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }

    public void setCount(int count) {
        this.count = count;
    }

    /**
     * 重写 equals
     * @param o
     * @return
     */
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (!(o instanceof BookBean)) return false;

        BookBean bean = (BookBean) o;

        if (getCount() != bean.getCount()) return false;
        return getName().equals(bean.getName());

    }

    /**
     * 重写 hashCode 的计算方法
     * 根据所有属性进行 迭代计算,避免重复
     * 计算 hashCode 时 计算因子 31 见得很多,是一个质数,不能再被除
     * @return
     */
    @Override
    public int hashCode() {
        //调用 String 的 hashCode(), 唯一表示一个字符串内容
        int result = getName().hashCode();
        //乘以 31, 再加上 count
        result = 31 * result + getCount();
        return result;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "BookBean{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", count=" + count +
                '}';
    }

    /**
     * 当向 TreeSet 中添加 BookBean 时,会调用这个方法进行排序
     * @param another
     * @return
     */
    @Override
    public int compareTo(Object another) {
        if (another instanceof BookBean){
            BookBean anotherBook = (BookBean) another;
            int result;

            //比如这里按照书价排序
            result = getCount() - anotherBook.getCount();     

          //或者按照 String 的比较顺序
          //result = getName().compareTo(anotherBook.getName());

            if (result == 0){   //当书价一致时,再对比书名。 保证所有属性比较一遍
                result = getName().compareTo(anotherBook.getName());
            }
            return result;
        }
        // 一样就返回 0
        return 0;
    }

上述代码还重写了 equlas(), hashCode() 方法,自定义的类将来可能会进行比较时,建议重写这些方法。

感谢 @li1019865596 指出,这里我想表达的是在有些场景下 equals 和 compareTo 结果要保持一致,这时候不重写 equals,使用 Object.equals 方法得到的结果会有问题,比如说 HashMap.put() 方法,会先调用 key 的 equals 方法进行比较,然后才调用 compareTo。

后面重写 compareTo 时,要判断某个相同时对比下一个属性,把所有属性都比较一次。

Comparable 接口属于 Java 集合框架的一部分。

Comparator 定制排序

Comparator 在 java.util 包下,也是一个接口,JDK 1.8 以前只有两个方法:

public interface Comparator<T> {

    public int compare(T lhs, T rhs);

    public boolean equals(Object object);
}

JDK 1.8 以后又新增了很多方法:

shixinzhang

基本上都是跟 Function 相关的,这里暂不介绍 1.8 新增的。

从上面内容可知使用自然排序需要类实现 Comparable,并且在内部重写 comparaTo 方法。

而 Comparator 则是在外部制定排序规则,然后作为排序策略参数传递给某些类,比如 Collections.sort(), Arrays.sort(), 或者一些内部有序的集合(比如 SortedSet,SortedMap 等)。

使用方式主要分三步:

  1. 创建一个 Comparator 接口的实现类,并赋值给一个对象
    • 在 compare 方法中针对自定义类写排序规则
  2. 将 Comparator 对象作为参数传递给 排序类的某个方法
  3. 向排序类中添加 compare 方法中使用的自定义类

举个例子:

        // 1.创建一个实现 Comparator 接口的对象
        Comparator comparator = new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object object1, Object object2) {
                if (object1 instanceof NewBookBean && object2 instanceof NewBookBean){
                    NewBookBean newBookBean = (NewBookBean) object1;
                    NewBookBean newBookBean1 = (NewBookBean) object2;
                    //具体比较方法参照 自然排序的 compareTo 方法,这里只举个栗子
                    return newBookBean.getCount() - newBookBean1.getCount();
                }
                return 0;
            }
        };

        //2.将此对象作为形参传递给 TreeSet 的构造器中
        TreeSet treeSet = new TreeSet(comparator);

        //3.向 TreeSet 中添加 步骤 1 中 compare 方法中设计的类的对象
        treeSet.add(new NewBookBean("A",34));
        treeSet.add(new NewBookBean("S",1));
        treeSet.add( new NewBookBean("V",46));
        treeSet.add( new NewBookBean("Q",26));

其实可以看到,Comparator 的使用是一种策略模式,不熟悉策略模式的同学可以点这里查看: 策略模式:网络小说的固定套路 了解。

排序类中持有一个 Comparator 接口的引用:

Comparator<? super K> comparator;

而我们可以传入各种自定义排序规则的 Comparator 实现类,对同样的类制定不同的排序策略。

总结

Java 中的两种排序方式:

  1. Comparable 自然排序。(实体类实现)
  2. Comparator 是定制排序。(无法修改实体类时,直接在调用方创建)

同时存在时采用 Comparator(定制排序)的规则进行比较。

对于一些普通的数据类型(比如 String, Integer, Double…),它们默认实现了Comparable 接口,实现了 compareTo 方法,我们可以直接使用。

而对于一些自定义类,它们可能在不同情况下需要实现不同的比较策略,我们可以新创建 Comparator 接口,然后使用特定的 Comparator 实现进行比较。

这就是 Comparable 和 Comparator 的区别。



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