【Java基础】Comparable和Comparator两种比较器的区别(原理+实现)

一、概述

  Comparable和Comparator都是两个接口,接口都可以用来实现集合中元素的比较、排序,Comparator位于包java.util下,而Comparable位于包java.lang下,Comparable接口将比较代码嵌入自身类中而Comparator既可以嵌入到自身类中,也可以在一个独立的类中实现比较。
Integer、String等这些基本类型的JAVA封装类都已经实现了Comparable接口,这些类对象本身就支持自比较,直接调用Collections.sort()就可以对集合中元素的排序,无需自己去实现Comparable接口。
而有些自定义类的List序列,当这个对象不支持自比较或者自比较函数不能满足你的要求时,你可以写一个比较器来完成两个对象之间大小的比较,也就是指定使用Comparator(临时规则排序,也称作专门规则排序),如果不指定Comparator,那么就用自然规则排序,这里的自然顺序就是实现Comparable接口设定的排序方式。

【Java基础】Comparable和Comparator两种比较器的区别(原理+实现)

二、Comparable

  Comparable可以认为是一个内比较器,实现了Comparable接口的类有一个特点,就是这些类是可以和自己比较的,至于具体和另一个实现了Comparable接口的类如何比较,则依赖compareTo方法的实现,compareTo方法也被称为自然比较方法。如果开发者add进入一个Collection的对象想要Collections的sort方法帮你自动进行排序的话,那么这个对象必须实现Comparable接口。compareTo方法的返回值是int,有三种情况:
1、比较者大于被比较者(也就是compareTo方法里面的对象),那么返回正整数
2、比较者等于被比较者,那么返回0
3、比较者小于被比较者,那么返回负整数

三、Comparator

  Comparator可以认为是是一个外比较器,个人认为有两种情况可以使用实现Comparator接口的方式:
1、一个对象不支持自己和自己比较(没有实现Comparable接口),但是又想对两个对象进行比较
2、一个对象实现了Comparable接口,但是开发者认为compareTo方法中的比较方式并不是自己想要的那种比较方式

  Comparator接口里面有一个compare方法,方法有两个参数T o1和T o2,是泛型的表示方式,分别表示待比较的两个对象,方法返回值和Comparable接口一样是int,有三种情况:
1、o1大于o2,返回正整数
2、o1等于o2,返回0
3、o1小于o3,返回负整数

四、Comparator和Comparable的区别

  一个类实现了Camparable接口则表明这个类的对象之间是可以相互比较的,这个类对象组成的集合就可以直接使用sort方法排序。
Comparator可以看成一种算法的实现,将算法和数据分离,Comparator也可以在下面两种环境下使用:
1、类的设计师没有考虑到比较问题而没有实现Comparable,可以通过Comparator来实现排序而不必改变对象本身
2、可以使用多种排序标准,比如升序、降序等

总结一下,两种比较器Comparable和Comparator,后者相比前者有如下优点:
1、如果实现类没有实现Comparable接口,又想对两个类进行比较(或者实现类实现了Comparable接口,但是对compareTo方法内的比较算法不满意),那么可以实现Comparator接口,自定义一个比较器,写比较算法
2、实现Comparable接口的方式比实现Comparator接口的耦合性要强一些,如果要修改比较算法,则需要修改Comparable接口的实现类,而实现Comparator的类是在外部进行比较的,不需要对实现类有任何修改。从这个角度说,实现Comparable接口的方式其实有些不太好,尤其在我们将实现类的.class文件打成一个.jar文件提供给开发者使用的时候。实际上实现Comparator 接口的方式后面会写到就是一种典型的策略模式。

五、实现方式

下面我们看一下具体实现方式:
1、Comparable
首先来看一下Comparable接口,我们想要对一个类自身进行排序,那么我们可以让这个类实现Comparable接口:

package com.dl.pojo;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class User implements Comparable<User> {   //该类实现Comparable接口,参数为User
    private String name;
    private int age;
    private boolean sex;

    public User() {
    }

    public User(String name, int age, boolean sex) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.sex = sex;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", sex=" + sex +
                '}';
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public boolean isSex() {
        return sex;
    }

    public void setSex(boolean sex) {
        this.sex = sex;
    }
    /**
    * 重写compareTo方法,实现年龄升序,年龄相同则姓名升序
    **/
    @Override
    public int compareTo(User user) { 
        if(this.age==user.age) return this.name.compareTo(user.name);
        return this.age-user.age; //将this想像成一排不变的对象(已经按照要求排好序的),而User就是当前要插入的对象,只有user属性小于this属性才插入从而升序,个人理解,希望有所帮助
    }
}
class Test{
    public static void main(String[] args) {
        User user1=new User("dingxx",25,true);
        User user2=new User("huxx",24,false);
        User user3=new User("xxx",24,false);
        List<User> list=new ArrayList<User>();
        list.add(user1);
        list.add(user2);
        list.add(user3);
        Collections.sort(list);
        System.out.println("Comparable:"+list);
    }
}

结果:
【Java基础】Comparable和Comparator两种比较器的区别(原理+实现)
2、Comparator
在第二种实现方式Comparator接口中,总结了类自身实现Comparator接口重写compare方法的比较器、类外实现比较器和使用Lambda表达式简化比较器实现。

package com.dl.pojo;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;

public class User implements Comparator<User> {
    private String name;
    private int age;
    private boolean sex;

    public User() {
    }

    public User(String name, int age, boolean sex) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.sex = sex;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", sex=" + sex +
                '}';
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public boolean isSex() {
        return sex;
    }

    public void setSex(boolean sex) {
        this.sex = sex;
    }

    @Override
    public int compare(User o1, User o2) {
        return o1.age-o2.age;
    }
}
class Test{
    public static void main(String[] args) {
        User user1=new User("dingli",25,true);
        User user2=new User("huxiaojuan",24,false);
        User user3=new User("xxx",24,false);
        List<User> list=new ArrayList<User>();
        list.add(user1);
        list.add(user2);
        list.add(user3);
        Collections.sort(list, new User()); //类实现了的Comparator能满足需求
        System.out.println("类自身实现Comparator:"+list);
        //现在我想要按照名字升序,显然类中实现的不能满足要求,于是可以在类外自己实现想要的比较器
        Collections.sort(list, new Comparator<User>() {
            @Override
            public int compare(User o1, User o2) {
                return o1.getName().compareTo(o2.getName()); //按照名字升序
            }
        });
        System.out.println("匿名内部类方式:"+list);
        //由于Comparator接口是一个函数式接口,因此根据jdk1.8新特性,我们可以采用Lambda表达式简化代码
        Collections.sort(list,(u1,u2)->{return u1.getName().compareTo(u2.getName());});
        System.out.println("Lambda表达式方式:"+list);
    }
}

【Java基础】Comparable和Comparator两种比较器的区别(原理+实现)
这里简单说一下什么是函数式接口,一般而言,函数式接口(Functional Interface)就是一个有且仅有一个抽象方法但是可以有多个非抽象方法的接口。@FunctionalInterface:标明一个接口是一个函数式接口。
接口概述:

接口中的方法会被隐式的指定为  public abstract
接口中的变量会被隐式的指定为  public static final

我们看一下上面Comparator使用到的Collections.sort的源码:

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

第二个参数是 Comparator<? super T> c点进去可以看到如下:
【Java基础】Comparable和Comparator两种比较器的区别(原理+实现)
发现他就是一个函数式接口,再看看compare方法要求(参数和返回值),于是乎就可以使用Lambda表达式简化了。
【Java基础】Comparable和Comparator两种比较器的区别(原理+实现)

参考来源:
1、Comparable和Comparator两种比较器的区别

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