【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

文章目录

• 运行环境
• 一、前言
• 二、概要
• 三、Comparable
• • 3.1 通过实现Comparable接口完成学生类的排序
  • • 3.1.1 按成绩排序
    • 3.1.2 按身高排序
    • 3.1.3 总结Comparable
• 四、Comparator 比较器
• • 4.1 通过Comparator比较器实现排序
  • 4.2 编写对象比较大小的方法
• 五、总结

运行环境

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• Windows10
• JDK8
• IDAE

一、前言

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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 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

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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 接口，实现未实现Comparable接口的类之间的比较，

三、Comparable

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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 {
    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 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{
	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

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测试的学生类 Student.java

class Student implements Comparable{

    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 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{name=‘哆啦A梦’, score=100.0, height=129.0}

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{name=‘哆啦A梦’, score=100.0, height=129.0}

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

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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 {//...}

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{

    @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 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

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• j a v a . l a n g . C o m p a r a b l e java.lang.Comparable java.lang.Comparable 用于比较 C o m p a r a b l e Comparable Comparable的类的对象

使用 C o m p a r a b l e Comparable Comparable接口比较元素称为使用 自然排序 进行比较

• j a v a . u t i l . C o m p a r a t o r java.util.Comparator java.util.Comparator 用于比较没有实现 C o m p a r a b l e Comparable Comparable 的类的对象

使用 C o m p a r a t o r Comparator Comparator接口比较被称为使用比较器 进行比较

C o m p a r a b l e Comparable Comparable	C o m p r a t o r Comprator 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	compare()方法可放在任意的类
仅声明compareTo方法	提供许多比较的方法