java基础知识——20.Comparable与Comparator

这篇文章，我们来学习一下java中的两个重要接口：Comparable与Comparator

目录

1.概述

2.Comparable接口

2.1 具体讲解

2.2 源码分析

3.Comparator接口

3.1 具体讲解

3.1源码分析

4.二者的异同点

4.1相同点：

4.2 不同点

5.总结

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1.概述

Java中的排序是由Comparable和Comparator这两个接口来提供的。

Comparable表示可被排序的，实现该接口的类的对象自动拥有排序功能。

Comparator则表示一个比较器，实现了该接口的的类的对象是一个针对目标类的对象定义的比较器，一般情况，这个比较器将作为一个参数进行传递。

2.Comparable接口

2.1 具体讲解

Comparable 是 Java 中定义在 java.lang 包下的一个接口，它包含一个方法 compareTo()，用于定义该类对象的默认比较方式。实现 Comparable 接口的类可以使用 Arrays.sort() 或Collections.sort() 进行排序，且默认排序方式是使用 compareTo() 方法进行比较。

compareTo() 方法返回一个整数值，用于表示该对象与另一个对象之间的关系。如果该对象小于另一个对象，则返回一个负数；如果它等于另一个对象，则返回 0；如果它大于另一个对象，则返回一个正数。

实例：

我们有一个 Person 类，它包含两个属性 name 和 age，我们可以实现 Comparable 接口，并在 compareTo() 方法中定义按照年龄进行比较的规则：

public class Person implements Comparable {
    private String name;
    private int age;

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

    public int compareTo(Person p) {
        return this.age - p.age; // 按照年龄从小到大排序
    }

    // getters and setters
}

在上述代码中，我们实现了 Comparable 接口，表示该类对象可以按照compareTo()方法中定义的规则进行比较。在compareTo()方法中，我们将当前对象的年龄减去另一个对象的年龄，从而得到一个整数值，该值表示当前对象与另一个对象的大小关系。

这样，我们就可以使用 Arrays.sort() 或 Collections.sort() 方法对 Person 类的对象进行排序

例如：

Person[] people = new Person[] {
    new Person("Alice", 23),
    new Person("Bob", 19),
    new Person("Charlie", 29)
};

Arrays.sort(people);

for (Person p : people) {
    System.out.println(p.getName() + ": " + p.getAge());
}

上述代码中，我们首先创建了一个包含三个 Person 对象的数组，然后使用 Arrays.sort()  方法对该数组进行排序，排序的方式是按照compareTo()方法中定义的年龄比较规则进行排序。最后，我们使用 for 循环输出排序后的结果：

Bob: 19
Alice: 23
Charlie: 29

2.2 源码分析

下面，我们来分析一下Comparable接口的源码：

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

从源码中可以看到，该接口只有一个抽象方法compareTo，这个方法主要就是为了定义我们的类所要排序的方式。compareTo方法用于比较当前元素a与指定元素b，结果为int值，如果a > b，int>0；如果a=b，int=0；如果a

3.Comparator接口

3.1 具体讲解

Comparator 是 Java 中另一个用于比较的接口，它定义了一个 compare() 方法，该方法用于定义对象的比较方式。与 Comparable 不同，Comparator 接口的实现类不需要修改被比较的类，而是可以定义多个比较规则，从而可以在不同的场景下使用不同的比较规则进行排序。

例如：

如果我们希望按照 Person 对象的年龄从大到小排序，我们可以创建一个实现了Comparator 接口的类，并在 compare()方法中定义比较规则，然后使用 Collections.sort() 方法进行排序：

public class PersonAgeComparator implements Comparator {
    @Override
    public int compare(Person p1, Person p2) {
        return p2.getAge() - p1.getAge(); // 按照年龄从大到小排序
    }
}

List personList = new ArrayList<>();
personList.add(new Person("Tom", 25));
personList.add(new Person("John", 30));
personList.add(new Person("Lucy", 20));

Collections.sort(personList, new PersonAgeComparator()); // 使用自定义的比较器进行排序

for (Person person : personList) {
    System.out.println(person.getName() + ": " + person.getAge());
}

在上述代码中，我们定义了一个实现了 Comparator 接口的 PersonAgeComparator 类，并在 compare() 方法中按照年龄从大到小进行排序。然后，在使用 Collections.sort() 方法对 personList 进行排序时，我们传入了自定义的比较器对象 PersonAgeComparator。最后，按照年龄从大到小输出了排序后的结果：
 

John: 30
Tom: 25
Lucy: 20

3.1源码分析

下面，我们来分析一下Comparator接口的源码：

@FunctionalInterface
public interface Comparator {
    // 需要实现的抽象方法，用于定义比较方式（即排序方式）
    // o1>o2，返回1；o1=o2，返回0；o1

推荐实现的比较器类同时实现java.io.Serializable接口，以拥有序列化能力，因为它可能会被用作序列化的数据结构（TreeSet、TreeMap）的排序方法。   

特别注意：实现Comparator接口时，需要实现的只有compare方法，而equals方法不用实现。原因是：Java中类都继承于Object类，而Object类默认实现了equals方法，所以不需要必须去实现equals方法。

4.二者的异同点

下面，说一下二者的异同点

4.1相同点：

值得注意的是：无论是 Comparable 还是 Comparator，比较器的排列顺序均受到各自的重写方法 compareTo() 和 compare() 返回值的影响：

• 返回正数，表示第一个对象大于第二个对象，那么被比较的两个对象的顺序会被交换；
• 返回负数，表示第一个对象小于第二个对象，那么被比较的两个对象的顺序不会被交换；
• 返回 0，则表示两个比较对象相等，顺序不变。

4.2 不同点

• 实现方式不同：Comparable 接口是在对象内部实现的，而 Comparator 接口是在对象外部实现的。
• 使用场景不同：Comparable 接口一般用于对单个类的对象进行自然排序，而 Comparator 接口一般用于对多个类的对象进行排序。
• 排序方式不同：Comparable 接口只有一种排序方式，而 Comparator 接口可以有多种排序方式。

5.总结

总的来说，Comparable 和 Comparator 都可以用来实现对象的比较和排序，只是实现的方式略有不同。在使用 Comparable 进行排序时，对象本身必须实现 Comparable 接口，并重写 compareTo() 方法；在使用 Comparator 进行排序时，可以创建一个实现 Comparator 接口的比较器，并重写 compare() 方法来定义比较规则。无论是哪种方式，比较器的返回值都会影响排序的结果。