关键词:
Java 考虑实现Comparable 接口
考虑实现Comparable 接口
1、Comparable接口
public interface Comparable<T>
public int compareTo(T o);
现在对comparaTo()方法进行简单说明。
comparaTo()方法传入该类的另外一个实例,返回一个int值,这个方法每执行一次都是对传入的对象和和本生对象进行比较。返回的int值如果是一个正值(不包括零)则在数组或是集合中交换两个实例的位置,否则位置保持不变。
CompareTo方法返回三个结果,1,0,-1
,那么它们分别代表什么意思呢?
首先我们要知道我们比较的是this对象( 当前对象 )和被比较的对象。
- 其中,0表示两者相等
- -1表示当前对象排在被比较对象之前
- 1表示当前对象排在被比较对象之后
2、为什么要考虑实现Comparable接口
实现了Comparable接口的类,可以很好的和集合类或是一些泛型算法很好的协作,你可以付出很小的代价实现强大的功能。
一个类,如果实现了Comparable接口,我们可以很容易的将它在数组或是集合中进行排序。Comparable这个接口是用来实现对象排序的。 假设有这么一个类:
public class CompObj implements Comparable<CompObj>
private int age;
private String name;
public CompObj(int age, String name)
this.age = age;
this.name = name;
public int getAge()
return age;
public String getName()
return name;
//重点在这,这是接口中唯一的一个方法
@Override
public int compareTo(@NonNull CompObj another)
return this.age - another.age;
然后我们可以这样对他进行排序:
List<CompObj> list = ...;//初始化一个list
Collections.sort(list); //集合排序,就是这么简单
CompObj array[] = ...;//初始化一个数组
Arrays.sort(list); //数组排序,就是这么简单
3、compareTo 方法的通用约定
Comparable接口中的compareTo方法其实与我们之前所介绍的equals类似,按照两个对象的比较大小返回相应的结果,分别是0,正整数,负整数,如果无法比较的话就抛出一个ClassCastException
在这里我们引入一个数学函数signum也就是sgn符号函数,该函数根据自变量的符号分别返回-1,0,+1
接下来,利用这个数学函数,我们介绍一下实现Comparable接口的一些约定
- 所有的x,y需满足,
sgn(x.compareTo(y)) == -sgn(y.compareTo(x))
- 传递性:
x.compareTo(y) > 0
并且y.compareTo(z) > 0
,则有x.compareTo(z) >0
- 对于任意z,当
x.compareTo(y)==0
时,均有sgn(x.compareTo(z))==sgn(y.compareTo(z))
- 强烈建议,
x.compareTo(y)==0
等价于x.equals(y)
,虽然这个不是必要的,但是如果违反这一条件,应该做出适当说明- (x.compareTo(y) == 0) == (x.equals(y))
对着上面的约定中的最后一项,并不是真正的规则,而是同equals返回的结果一致,保持一种一致的顺序关系,当然了,一个类违反了这个小规则,也可以继续正常工作
4、何时以及如何实现Comparable接口
什么时候应该考虑实现Comparable接口
- (1)你写的类是一个值类。
- (2)类中有很明显的内在排序关系,如字母排序、按数值顺序或是时间等。
- (3)前面两者是并且关系。
示例
我们定义一个person对象,要求person按照年龄来进行排序。
public class Person
private String name;
private int age;
public Person(String name, int age)
this.name = name;
this.age = age;
对于,上面的对象,我们是不能直接进行排序的,必须要实现其Comparable接口:
public class Person implements Comparable<Person>
private String name;
private int age;
public Person(String name, int age)
this.name = name;
this.age = age;
@Override
public int compareTo(Person o)
if (this.age > o.age)
return 1;
else if (this.age < o.age)
return -1;
else return 0;
@Override
public String toString()
return "name: " + name + " age: " + age;
public static void main(String[] args)
List<Person> list = new ArrayList<>();
list.add(new Person("John",18));
list.add(new Person("Marry",21));
list.add(new Person("Tom",20));
System.out.println("Before sort:");
printList(list);
Collections.sort(list);
System.out.println("After sort:");
printList(list);
public static void printList(List<Person> list)
for (Person p : list)
System.out.print(p + " / ");
System.out.println();
输出结果:
Before sort:
name: John age: 18 / name: Marry age: 21 / name: Tom age: 20 /
After sort:
name: John age: 18 / name: Tom age: 20 / name: Marry age: 21 /
为了方便测试,我们重写了toString方法,然后调用Collections.sort()方法来对list进行排序。
现在我们重点来看实现Comparable接口中的CompareTo方法:
@Override
public int compareTo(Person o)
if (this.age > o.age)
return 1;
else if (this.age < o.age)
return -1;
else return 0;
我们上面实现的是对person中的age升序排列,因为当this.age<o.age时,返回的是-1,表示this对象排在对象o前面。也就是较小的数排在前面。那么如果我们要改为降序
呢?
@Override
public int compareTo(Person o)
if (this.age < o.age)
return 1;
else if (this.age > o.age)
return -1;
else return 0;
4.1、多重比较
对于,上面的Person类,可能出现age相同的情况,如果我还想继续排序,假设age相同时,对name进行排序。那么这种情况又应该如何实现呢?
public class Person implements Comparable<Person>
private String name;
private int age;
public Person(String name, int age)
this.name = name;
this.age = age;
@Override
public int compareTo(Person o)
if (age > o.age)
return 1;
if (age < o.age)
return -1;
return name.compareTo(o.name);
@Override
public String toString()
return "name: " + name + " age: " + age;
public static void main(String[] args)
List<Person> list = new ArrayList<>();
list.add(new Person("John",18));
list.add(new Person("Marry",21));
list.add(new Person("Tom",20));
list.add(new Person("Mark",20));
list.add(new Person("Ruby",20));
System.out.println("Before sort:");
printList(list);
Collections.sort(list);
System.out.println("After sort:");
printList(list);
public static void printList(List<Person> list)
for (Person p : list)
System.out.print(p + " / ");
System.out.println();
输出结果:
Before sort:
name: John age: 18 / name: Marry age: 21 / name: Tom age: 20 / name: Mark age: 20 / name: Ruby age: 20 /
After sort:
name: John age: 18 / name: Mark age: 20 / name: Ruby age: 20 / name: Tom age: 20 / name: Marry age: 21 /
我们可以看到,当age相同时,Mark,Ruby和Tom按照名字中的字母进行排序。达到了我们需要的效果,我们具体来看下是如何实现的:
@Override
public int compareTo(Person o)
if (age > o.age)
return 1;
if (age < o.age)
return -1;
//若年龄相等,则直接通过名字来进行排序。
return name.compareTo(o.name);
实际上,也就是当年龄相等时,调用name的compare方法来进行排序。为什么这里可以直接调用compare方法呢?因为字符串在系统中已经设置好了内部排序。这里默认为升序,那如果需要设置降序
呢?
return -name.compareTo(o.name);
再度升级,如果为Person类添加一个id属性,并要求先按id升序,若id相同,则按年龄降序,若id和age都相同,则按name升序。
public class Person implements Comparable<Person>
private int id;
private String name;
private int age;
public Person(int id,String name, int age)
this.id = id;
this.name = name;
this.age = age;
@Override
public int compareTo(Person o)
if (id > o.id)
return 1;
if (id < o.id)
return -1;
//id相等的情况下,对age进行排序
if (age > o.age)
return -1;
if (age < o.age)
return 1;
//若id和age相等,则直接通过名字来进行排序。
return name.compareTo(o.name);
@Override
public String toString()
return "id: " + id + " name: " + name + " age: " + age;
public static void main(String[] args)
List<Person> list = new ArrayList<>();
list.add(new Person(3,"John",18));
list.add(new Person(2,"Marry",21));
list.add(new Person(2,"Tom",20));
list.add(new Person(4,"Mark",20));
list.add(new Person(4,"Ruby",20));
System.out.println("Before sort:");
printList(list);
Collections.sort(list);
System.out.println("After sort:");
printList(list);
public static void printList(List<Person> list)
for (Person p : list)
System.out.print(p + " / ");
System.out.println();
输出结果:
Before sort:
id: 3 name: John age: 18 / id: 2 name: Marry age: 21 / id: 2 name: Tom age: 20 / id: 4 name: Mark age: 20 / id: 4 name: Ruby age: 20 /
After sort:
id: 2 name: Marry age: 21 / id: 2 name: Tom age: 20 / id: 3 name: John age: 18 / id: 4 name: Mark age: 20 / id: 4 name: Ruby age: 20 /
我们可以看到首先根据id进行升序排序,当id相同时,根据age进行降序排序,如Marry和Tom,若id和age都相同,则对name进行升序排序,如Mark和Ruby。
5、实现Comparable接口所需满足的需求
(1)满足对称性。
- 即对象
A.comparaTo(B) 大于0
的话,则B.comparaTo(A)
必须小于0;
(2)满足传递性。
- 即对象
A.comparaTo(B)
大于0,对象B.comparaTo(Z)
大于0,则对象A.comparaTo(Z)
一定要大于0;
(3)建议comparaTo方法和equals()方法保持一致。
- 即对象A.comparaTo(B)等于0,则建议A.equals(B)等于true。
(4)对于实现了Comparable接口的类,尽量不要继承它,而是采取复合的方式。
6、总结
对于如何写好CompareTo方法提供一下几个建议:
- 1、如果对象有多个域,从关键域开始比较。
- 2、对于对象的引用域可以依次递归调用引用域的CompareTo方法
- 3、在java7之前,可以用关系操作符<和>去比较整数型基本类型的域
- 用静态方法Double.compare和Float.compare去比较浮点基本类型域;
- 4、在java7之后,已经在Java的所有装箱基本类型的类中增加了静态的
compare
方法。在compareTo
方法中使用关系操作符<和>是非常繁琐的,并且容易出错,因此不再建议使用。
// Comparator based on static compare method
static Comparator<Object> hashCodeOrder = new Comparator<>()
public int compare(Object o1, Object o2)
return Integer.compare(o1.hashCode(), o2.hashCode());
;
@Test
public void testComparator()
String[] arr = new String[]"aa", "cc", "mm", "gg", "zz", "ww", "bb";
Arrays.sort(arr, new Comparator()
// 按照字符串从大到小的顺序排列
@Override
public int compare(Object o1, Object o2)
if (o1 instanceof String && o2 instanceof String)
String s1 = (String) o1;
String s2 = (String) o2;
return -s1.compareTo(s2);
throw new RuntimeException("输入的数据类型不一致");
);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
5、在java8之后,引入lamda表达式,Compartor接口配置了一组比较构造器,使得比较器的构造工作变得非常流程。
// Comparator based on Comparator construction method
static Comparator<Object> hashCodeOrder =
Comparator.comparingInt(o -> o.hashCode());
总而言之,无论何时实现具有合理排序的值类,你都应该让该类实现 Comparable 接口,以便在基于比较的集合中轻松对其实例进行排序,搜索和使用。
- 比较
compareTo
方法的实现中的字段值时,请避免使用「<」和「>」
运算符。 - 相反,使用包装类中的
静态 compare 方法
或Comparator 接口
中的构建方法。
参考
1、《Effective Java》阅读笔记12 考虑实现Comparable接口
2、Effective.Java 读书笔记(12)关于Comparable接口
3、第十二条:考虑实现Comparable接口
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