Java元素排序Comparable与Comparator的区别

两者比较结构图:

在 Java 语言中,Comparable 和 Comparator 都是用来进行元素排序的,但二者有着本质的区别。它们两也是常见的面试题,所以今天我们一起来盘它。

 

1.字面含义不同

我们先从二者的字面含义来理解它,Comparable 翻译为中文是“比较”的意思,而 Comparator 是“比较器”的意思。Comparable 是以 -able 结尾的,表示它自身具备着某种能力,而 Comparator 是以 -or 结尾,表示自身是比较的参与者,这是从字面含义先来理解二者的不同。

 

2.用法不同

二者都是顶级的接口,但拥有的方法和用法是不同的,下面我们分别来看。

2.1 Comparable

Comparable 接口只有一个方法 compareTo,实现 Comparable 接口并重写 compareTo 方法就可以实现某个类的排序了,它支持 Collections.sort 和 Arrays.sort 的排序。​

在我们没有使用 Comparable 时,程序的执行是这样的:

import lombok.Getter;
import lombok.Setter;
import lombok.ToString;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class ComparableExample {
  public static void main(String[] args) {
      // 创建对象
      Person p1 = new Person(1, 18, "Java");
      Person p2 = new Person(2, 22, "MySQL");
      Person p3 = new Person(3, 6, "Redis");
      // 添加到集合
      List<Person> list = new ArrayList<>();
      list.add(p1);
      list.add(p2);
      list.add(p3);
      // 打印集合信息
      list.forEach(p -> System.out.println(p.getName() +
              ":" + p.getAge()));
  }
}
// 以下 set/get/toString 都使用的是 lombok 提供的注解
@Getter 
@Setter
@ToString
class Person {
  private int id;
  private int age;
  private String name;

  public Person(int id, int age, String name) {
      this.id = id;
      this.age = age;
      this.name = name;
  }
}

程序执行结果如下:

从上图可以看出,当自定义类 Person 没有实现 Comparable 时,List 集合是没有排序的,只能以元素的插入顺序作为输出的顺序。

然而这个时候,老板有一个需求:需要根据 Person 对象的年龄 age 属性进行倒序,也就是根据 age 属性从大到小进行排序,这个时候就可以请出,我们本文的主角:Comparable 出场了。​

Comparable 的使用是在自定义对象的类中实现 Comparable 接口,并重写 compareTo 方法来实现自定义排序规则的,具体实现代码如下:

import lombok.Getter;
import lombok.Setter;
import lombok.ToString;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
public class ComparableExample {
  public static void main(String[] args) {
      // 创建对象
      Person p1 = new Person(1, 18, "Java");
      Person p2 = new Person(2, 22, "MySQL");
      Person p3 = new Person(3, 6, "Redis");
      // 添加对象到集合
      List<Person> list = new ArrayList<>();
      list.add(p1);
      list.add(p2);
      list.add(p3);
      // 进行排序操作(根据 Person 类中 compareTo 中定义的排序规则)
      Collections.sort(list);
      // 输出集合中的顺序
      list.forEach(p -> System.out.println(p.getName() +
              ":" + p.getAge()));
  }
}
//  以下 set/get/toString 都使用的是 lombok 提供的注解实现的
@Getter
@Setter
@ToString
static class Person implements Comparable<Person> {
  private int id;
  private int age;
  private String name;
  public Person(int id, int age, String name) {
      this.id = id;
      this.age = age;
      this.name = name;
  }
  @Override
  public int compareTo(Person p) {
      return p.getAge() - this.getAge();
  }
}

程序的执行结果如下图所示:

2.2 compareTo 排序方法说明

compareTo 方法接收的参数 p 是要对比的对象,排序规则是用当前对象和要对比的对象进行比较,然后返回一个 int 类型的值。正序从小到大的排序规则是:使用当前的对象值减去要对比对象的值;而倒序从大到小的排序规则刚好相反:是用对比对象的值减去当前对象的值。​

注意事项:如果自定义对象没有实现 Comparable 接口,那么它是不能使用 Collections.sort 方法进行排序的,编译器会提示如下错误:

2.3 Comparator

Comparator 和 Comparable 的排序方法是不同的,Comparable 排序的方法是 compareTo,而 Comparator 排序的方法是 compare,具体实现代码如下:

import lombok.Getter;
import lombok.Setter;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;
public class ComparatorExample {
  public static void main(String[] args) {
      // 创建对象
      Person p1 = new Person(1, 18, "Java");
      Person p2 = new Person(2, 22, "MySQL");
      Person p3 = new Person(3, 6, "Redis");
      // 添加对象到集合
      List<Person> list = new ArrayList<>();
      list.add(p1);
      list.add(p2);
      list.add(p3);
      // 进行排序操作(根据 PersonComparator 中定义的排序规则)
      Collections.sort(list, new PersonComparator());
      // 输出集合中的顺序
      list.forEach(p -> System.out.println(p.getName() +
              ":" + p.getAge()));
  }
}
/**
* 用于 Person 类的比较器
*/
class PersonComparator implements Comparator<Person> {
  @Override
  public int compare(Person p1, Person p2) {
      return p2.getAge() - p1.getAge();
  }
}
@Getter
@Setter
class Person {
  private int id;
  private int age;
  private String name;

  public Person(int id, int age, String name) {
      this.id = id;
      this.age = age;
  }
}

程序的执行结果如下图所示:

 

3.扩展:Comparator 匿名类

Comparator 除了可以通过创建自定义比较器外,还可以通过匿名类的方式,更快速、便捷的完成自定义比较器的功能,

具体的代码实现如下:

import lombok.Getter;
import lombok.Setter;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;
public class ComparatorExample {
  public static void main(String[] args) {
      // 构建并添加数据
      List<Person> list = new ArrayList<>();
      list.add(new Person(1, 18, "Java"));
      list.add(new Person(2, 20, "MySQL"));
      list.add(new Person(3, 6, "Redis"));
      // 使用 Comparator 匿名类的方式进行排序
      list.sort(new Comparator<Person>() {
          @Override
          public int compare(Person p1, Person p2) {
              return p2.getAge() - p1.getAge();
          }
      });
      // 打印集合数据
      list.forEach(p -> System.out.println(p.getName() +
              ":" + p.getAge()));
  }
}
@Getter
@Setter
static class Person {
  private int id;
  private int age;
  private String name;

  public Person(int id, int age, String name) {
      this.id = id;
      this.age = age;
      this.name = name;
  }
}

程序的执行结果如下图所示:

 

4.使用的场景不同

通过上面示例的实现代码我们可以看出,使用 Comparable 必须要修改原有的类,也就是你要排序那个类,就要在那个中实现 Comparable 接口并重写 compareTo 方法,所以 Comparable 更像是“对内”进行排序的接口。

而 Comparator 的使用则不相同,Comparator 无需修改原有类。也就是在最极端情况下,即使 Person 类是第三方提供的,我们依然可以通过创建新的自定义比较器 Comparator,来实现对第三方类 Person 的排序功能。也就是说通过 Comparator 接口可以实现和原有类的解耦,在不修改原有类的情况下实现排序功能,所以 Comparator 可以看作是“对外”提供排序的接口。

 

总结

Comparable 和 Comparator 都是用来实现元素排序的,它们二者的区别如下:

  • Comparable 是“比较”的意思,而 Comparator 是“比较器”的意思;
  • Comparable 是通过重写 compareTo 方法实现排序的,而 Comparator 是通过重写 compare 方法实现排序的;
  • Comparable 必须由自定义类内部实现排序方法,而 Comparator 是外部定义并实现排序的。

所以用一句话总结二者的区别:Comparable 可以看作是“对内”进行排序接口,而 Comparator 是“对外”进行排序的接口。

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