JAVA 排序异常：java.lang.IllegalArgumentException:Comparison method violates its general contract!

java.lang.IllegalArgumentException:Comparison method violates its general contract!

这个异常是一个很坑的异常，异常在调用Collections.sort()方法时产生。

 

具体异常信息如下：

Comparison method violates its general contract!
java.lang.IllegalArgumentException: Comparison method violates its general contract!
at java.util.TimSort.mergeHi(TimSort.java:899)
at java.util.TimSort.mergeAt(TimSort.java:516)
at java.util.TimSort.mergeCollapse(TimSort.java:439)
at java.util.TimSort.sort(TimSort.java:245)
at java.util.Arrays.sort(Arrays.java:1512)
at java.util.ArrayList.sort(ArrayList.java:1462)
at java.util.Collections.sort(Collections.java:175)
at com.dancen.serverdog.handler.backup.BackupFileSetManager.sortLocalFiles(BackupFileSetManager.java:591)
at com.dancen.serverdog.handler.backup.BackupFileSetManager.listLocalFiles(BackupFileSetManager.java:523)
at com.dancen.serverdog.handler.backup.BackupFileSetManager.getCopyFileSet(BackupFileSetManager.java:85)
at com.dancen.serverdog.handler.backup.BackupExecutor.execute(BackupExecutor.java:84)
at com.dancen.serverdog.domain.backup.BackupItem.execute(BackupItem.java:132)
at com.dancen.serverdog.handler.backup.BackupRunnable.run(BackupRunnable.java:94)
at java.util.concurrent.Executors$RunnableAdapter.call(Executors.java:511)
at java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:266)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

产生问题的代码如下：

private List sortLocalFiles(List files)
	{
		List rs = null;
		
		if(null != files)
		{
			Comparator comparator = new Comparator()
			{
				@Override
				public int compare(File sourceFile, File targetFile)
				{
					int rs = 0;
					
					if(null != sourceFile && null != targetFile)
					{
						Long sourceFileLength = sourceFile.length();
						Long targetFileLength = targetFile.length();
						rs = sourceFileLength.compareTo(targetFileLength);
					}
					
					return rs;
				}
			};
			
			rs = new ArrayList(files);
			Collections.sort(rs, comparator);
		}
		
		return rs;
	}

异常原因：

这段代码看似没有任何问题，为什么会产生异常呢？

Collections.sort()在JDK6和JDK7中实现的底层排序算法发生了变化，在JDK6中使用MergeSort排序，而在JDK7中使用TimSort排序。TimSort相比MergeSort具备了更好的性能，但同时也对比较器Comparator有了更高的要求：

1. sgn(compare(x, y)) == -sgn(compare(y, x))

2. ((compare(x, y)>0) && (compare(y, z)>0))，则(compare(x, z)>0

3. 如果compare(x, y)==0 那么sgn(compare(x, z))==sgn(compare(y, z))

即新的排序算法要求比较器Comparator满足：

1. 自反性

2. 传递性

3. 对称性

三个条件的约束。

简单看来，作为一个比较器来说，以上3个要求似乎合情合理，理所当然，但事实上，开发者很容易忽略一些特定的情况，因为以上3个要求对于排序来讲，并不是全部必要的。

正如以上的代码，看似没毛病，因为根据实现已经完全能够满足排序的需要了。但是在比较器的参数为null的情况下，该实现不能满足上面所说的对称性，且这一点容易被开发者忽略：

x=null; y=yFile; z=zFile

compare(x,y)==0; compare(x,z)==0;

但compare(y,z)不一定==0，不能保证sgn(compare(x, z))==sgn(compare(y, z))。

 

有几点需要说明：

1. 以上代码在JDK6及更老版本的JDK中运行是完全不会产生异常的。

2. 在代码层面上保证比较器Comparator的参数不为null不是一件复杂的事情，但谁能保证调用者的行为呢。

3. 该异常的产生具有偶然性，并不容易重现，这给调试和查找问题带来了困难。事实上，该异常需要满足特定的条件才会产生，如待排序List的容量达到32等。也正是如此，这个异常在开发阶段往往能够潜伏起来，到了复杂的线上环境后才时不时出现。

 

解决办法：

Collections.sort()在排序算法上的更新固然能够带来排序性能上的提升，但这一次排序算法的升级对比较器Comparator增加了一些规则，并没有完全向前兼容，更由于增加的规则是隐性的，这就使得开发人员在无意之间制造了线上环境“万万想不到”的异常，甚至造成线上环境的崩溃，产生损失。在一定的程度上甚至可以说，这一升级是得不偿失的。

 

解决方法之一：

强制JVM使用老旧的MergeSort，而非新的TimSort。

1. 可以在代码层面上进行声明：

System.setProperty("java.util.Arrays.useLegacyMergeSort", "true");

2. 也可以在JVM的启动参数中声明：

-Djava.util.Arrays.useLegacyMergeSort=true

 

解决方法之二：

第二种解决办法自然是进行代码上的修改，使得比较器Comparator满足新算法自反性、传递性、对称性的要求。

 

修改后的代码如下：

private List sortLocalFiles(List files)
	{
		List rs = null;
		
		if(null != files)
		{
			Comparator comparator = new Comparator()
			{
				@Override
				public int compare(File sourceFile, File targetFile)
				{
					Long sourceFileLength = null == sourceFile ? -1 : sourceFile.length();
					Long targetFileLength = null == targetFile ? -1 : targetFile.length();
					
					return sourceFileLength.compareTo(targetFileLength);
				}
			};
			
			rs = new ArrayList(files);
			Collections.sort(rs, comparator);
		}
		
		return rs;
	}

BOOM!同样的报错又出现了！

已经修改了代码，为什么问题依然没有解决呢。仔细想想，应该只有一种可能了，在文件的排序过程中，文件的属性发生了变化，从而导致比较器出现冲突。例如，排序过程中，开始时文件X>文件Y，但是在排序完成之前，这两个文件被修改了，修改后文件X<文件Y，此时如果排序过程中再次对这两个文件进行对比，包括使用它们中的一个文件和其他文件进行对比，就会产生冲突。

再次吐槽：Collections.sort()在排序算法上的更新所产生的坑不小！

 

解决办法：

很难确保文件属性在排序过程中是静态的，要确保排序过程中不再出现异常，只有在排序之前先将待排序文件的属性缓存起来。

    private List sortLocalFiles(List files)
	{
		List rs = null;
		
		if(null != files)
		{	
			Map map = this.cacheFileLengthOfLocalFiles(files);
			
			Comparator comparator = new Comparator()
			{
				@Override
				public int compare(File sourceFile, File targetFile)
				{
					Long sourceFileLength = -1L;
					Long targetFileLength = -1L;
					
					if(null != sourceFile && map.containsKey(sourceFile.getPath()))
					{
						sourceFileLength = map.get(sourceFile.getPath());
					}
					
					if(null != targetFile && map.containsKey(targetFile.getPath()))
					{
						targetFileLength = map.get(targetFile.getPath());
					}
					
					return sourceFileLength.compareTo(targetFileLength);
				}
			};
			
			rs = new ArrayList(files);
			Collections.sort(rs, comparator);
		}
		
		return rs;
	}
	
	private Map cacheFileLengthOfLocalFiles(List files)
	{
		Map rs = null;
		
		if(null != files)
		{
			rs = new HashMap();
			
			for(File file : files)
			{
				if(null != file)
				{
					rs.put(file.getPath(), file.length());
				}
			}
		}
		
		return rs;
	}