【Java】Comparable和Comparator接口

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一. Comparable接口

1. Comparable简介

Comparable是排序接口。

若一个类实现了Comparable接口，就意味着该类支持排序。

实现了Comparable接口的类的对象的列表或数组可以通过Collections.sort或Arrays.sort进行自动排序。

Comparable接口的源码

public interface Comparable<T> {
        public int compareTo(T o);
}
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2. 为什么要实现Comparable接口

一个类型实现了Compareable接口，表明了这个类具有了可排序的功能或者说标准，两个对象通过Compareable接口中的compareTo方法的返回值来比较大小。

首先定义一个学生对象， 再给定一个学生对象数组, 对这个对象数组中的元素进行排序(按年龄升序)， 我们知道操作数组的工具包Arrays中有一个现成的 sort 方法可以给数组元素进行排序, 能否直接使用这个方法呢?

class Student {
    private String name;
    private int age;

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

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}
    
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student[] stu = {
                new Student("zhansan",18),
                new Student("lisi", 20),
                new Student("zhaoliu",15)
        };
        
        Arrays.sort(stu);
        System.out.println(Arrays.toString(stu));
    }
}
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程序运行时出现了类型转换异常

此时去跳转到异常提示的位置查看，可以发现源码中是将数组元素强制转换为Comparable类型，再去调用其中的compareTo方法，而此时我们自定义类型Student与Comparable毫不相干，Student类中是没有compareTo方法的。

再看一个例子，定义一个字符串数组将其排序后输出

import java.util.Arrays;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        String[] str = {"xin","abc","rong","def"};
        Arrays.sort(str);
        System.out.println(Arrays.toString(str));
    }
}
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执行发现可以完成排序

再去观察String类的源码，可以发现String类也实现了Comparable接口重写了compareTo方法

此时就可以理解实现Comparable接口的原因

3. Comparable的实际应用

理解了Comparable接口后再来实现 给对象数组排序

让 Student 类实现 Comparable 接口, 并实现其中的 compareTo 方法

在 sort 方法中会自动调用 compareTo 方法， compareTo 的参数是 Object , 其实传入的就是 Student 类型的对象.

然后比较当前对象和参数对象的大小关系(按年龄来算). 如果当前对象应排在参数对象之前, 返回大于 0 的数字; 如果当前对象应排在参数对象之后, 返回小于于 0 的数字; 如果当前对象和参数对象不分先后, 返回 0; 再次执行程序, 结果就符合预期了.

import java.util.Arrays;

class Student implements Comparable<Student>{
    private String name;
    private int age;

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

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

    @Override
    public int compareTo(Student o) {
        if (this.age == o.age){
            return 0;
        }else if (this.age < o.age){
            return -1;
        }else {
            return 1;
        }
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student[] stu = {
                new Student("zhansan",18),
                new Student("lisi", 20),
                new Student("zhaoliu",15)
        };

        Arrays.sort(stu);
        System.out.println(Arrays.toString(stu));
    }
}
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执行结果：

注意事项:

对于 sort 方法来说, 需要传入的数组的每个对象都是 “可比较” 的, 需要具备 compareTo 这样的能力. 通 过重写 compareTo 方法的方式, 就可以定义比较规则.

这里自己实现一个 sort 方法来完成排序过程(使用冒泡排序）

public static void bubbleSort(Comparable[] array) {
        for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
            for (int j = 0; j < array.length-1-i; j++) {
                if(array[j].compareTo(array[j+1]) > 0) {
                    Comparable tmp = array[j];
                    array[j] = array[j+1];
                    array[j+1] = tmp; 
                }
            }
        }
}
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Comparator接口

1. Comparator简介

Comparator是比较接口，我们如果需要控制某个类的次序，而该类本身不支持排序(即没有实现Comparable接口)，那么我们就可以建立一个“该类的比较器”来进行排序，这个“比较器”只需要实现Comparator接口即可。也就是说，我们可以通过实现Comparator来新建一个比较器，然后通过这个比较器对类进行排序。

Comparator接口源码：

public interface Comparator<T> {
    int compare(T o1, T o2);
    boolean equals(Object obj);
}
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可以看到Comparator接口中包含两个抽象抽象方法，分别是为compare, equals，但类实现此接口时，只需要实现的接口只有compare方法即可；

Java中类都继承于Object类，而Object类默认实现了equals方法，所以类实现Comparator接口，实现类中不需要必须去实现equals方法，可以理解为虽然我们没有去实现，但实现类继承于Object类，相当于实现类中已经默认实现了equals方法

2. Comparator接口的实际运用

Arrays.sort()中有下面给出的重载，可以用来排序自定义类型

• Arrays.sort(T[] a, Comparator c);

此时的sort方法中的第二个参数我们传入一个实现了java.util.Comparator接口的实例，所以在排序自定义类型时可以定义一个比较器去实现

下面分别以以对象的name和age属性定义俩个比较器，分别以这两个比较器去实现排序

在以name进行比较时，实际上是以字符串进行比较，String类实现了Comparable接口，所以可以直接调用comparTo方法。

import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;

class AgeComparator implements Comparator<Student> {

    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2) {
        return o1.getAge() - o2.getAge();
    }
}

class NameComparator implements Comparator<Student> {

    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2) {
        return o1.getName().compareTo(o2.getName());
    }
}

class Student {
    private String name;
    private int age;

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

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

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student[] stu = {
                new Student("ghi",18),
                new Student("def", 15),
                new Student("abc",20)
        };
        System.out.println("以年龄进行排序");
        Arrays.sort(stu, new AgeComparator());
        System.out.println(Arrays.toString(stu));

        System.out.println("再以姓名进行排序");
        Arrays.sort(stu, new NameComparator());
        System.out.println(Arrays.toString(stu));
    }
}
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执行结果：

下面的代码是使用比较器比较对象

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student student1 = new Student("xin",10);
        Student student2 = new Student("rong",40);

        AgeComparator ageComparator = new AgeComparator();

        if(ageComparator.compare(student1,student2) > 0) {
            System.out.println("student1 > student2");
        }else if(ageComparator.compare(student1,student2) == 0){
            System.out.println("student1 = student2");
        }else{
            System.out.println("student1 < student2");
        }
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执行结果：

三. Comparable和Comparator的比较

Comparable是排序接口，若一个类实现了Comparable接口，就意味着“该类支持排序”；而Comparator是比较器，我们若需要控制某个类的次序，可以建立一个“该类的比较器”来进行排序。

Comparable相当于“内部比较器”，而Comparator相当于“外部比较器”。

Comparable 对类的侵入性非常强， 一但投入使用便不方便再做修改，用起来比较简单，只要实现Comparable 接口的对象直接就成为一个可以比较的对象，需要重写comparTo方法，所以如果想要更换比较方式，就需要对comparTo “大动干戈”。

Comparator 对类的侵入性比较弱， 使用起来非常灵活，用Comparator实现一个比较器， 当某个自定义的对象需要作比较的时候，把比较器和对象一起传递过去就可以比大小了， 使用Comparator比较，如果想要更换比较方式，只需要在原来的基础上再增加一个比较器即可。