【Java必修课】一图说尽排序，一文细说Sorting(Array、List、Stream的排序)

# 简说排序 排序是极其常见的使用场景，因为在生活中就有很多这样的实例。国家GDP排名、奥运奖牌排名、明星粉丝排名等，各大排行榜，给人的既是动力，也是压力。 而讲到排序，就会有各种排序算法和相关实现，本文不讲任何排序算法，而只专注于讲使用。通过实例给大家展示，我们可以了解怎样使用既有的工具进行排序。Linux之父说： > Talk is cheap. show me the code! 本文JDK版本为Java 8，但并不代表所介绍到的所有方法只能在JDK1.8上跑，部分方法在之前的版本就已经给出。 如下本次整理的图，记住图中的方法，就能轻松应对大多数场景，赶紧收藏起来吧，哈哈  --- # 两个接口 ## Comparable 先上代码： ```java package java.lang; public interface Comparable { public int compareTo(T o); } ``` 可以看出这个接口只有一个方法，这个方法只有一个参数，实现了这个接口的类就可以和同类进行比较了。这个方法所实现的，就是比较法则，也是说，它表示如何对两个对象进行比较。 它返回的是一个整数int： - 返回正数，代表当前对象大于被比较的对象； - 返回0，代表当前对象等于于被比较的对象； - 返回负数，代表当前对象小于被比较的对象。 实现了该接口后，我们就可以使用Arrays.sort()和Collections.sort()来进行排序了。 不然对象没有比较法则，程序肯定是不知道如何进行比较排序的。 像我们常用的类String、Integer、Double、Date等，JDK都帮我们实现了Comparable接口，我们可以直接对这类对象进行比较排序。 举个例子，Date Comparable的实现： ```java public int compareTo(Date anotherDate) { long thisTime = getMillisOf(this); long anotherTime = getMillisOf(anotherDate); return (thisTime { int compare(T o1, T o2); } ``` 它是一个函数式接口，它的compare方法有两个参数，代表进行比较的两个对象。这个接口代表了可以作为某种对象比较的一种法则，或叫一种策略。 它的返回值正负代表意义与Comparable接口的方法一样。 它的使用通常会有三种方式： 1. 实现类 2. 匿名类 3. Lambda表达式 在Java8之后，我们一般用Lambda比较多，也比较灵活优雅。 ## 两个接口的比较 两个接口功能都是用于比较排序，但其实有很大的区别。 1. 两者方法参数不同，Comparable只有一个参数，表示被比较的对象，因为它的方法是位于需要比较的类里的，所以只要一个参数就可以了；而Comparator的比较方法则有两个参数，分别表示比较对象和被比较对象。 2. Comparable与对象绑定，位于对象内，我们可以称之为**内比较器**；而Comparator是独立于需要比较的类的，我们可以称为**外比较器**。 3. 当类实现了Comparable方法后，比较法则就确定了，我们称之为**自然比较方法**，我们无法给它实现多种比较方法；而因为Comparator独立于外，我们可以为同一个类提供多种Comparator的实现，这样来提供多种比较方法/策略，如升序倒序，因此我们也可以将Comparator看成是一种**策略模式**。 相对于Comparable，Comparator有一定的灵活性，假如一个类并没有实现Comparable接口，并且这个类是无法修改的，我们就要通过提供Comparator来进行比较排序。 Comparator这种模式实现了数据与算法的解耦合，对于维护也是很方便的。 --- # 工具类 十分友好的是，JDK为我们提供了工具类，它们的静态方法可以帮助我们直接对数组和List进行排序。 ## 数组排序Arrays Arrays的sort方法可以对已经实现了Comparable接口的进行排序，同时还可指定排序的范围。 ```java //Arrays.sort对String进行排序 String[] strings = {"de", "dc", "aA", "As", "k", "b"}; Arrays.sort(strings); assertTrue(Arrays.equals(strings, new String[]{"As", "aA", "b", "dc", "de", "k"})); ``` 指定范围排序，需要注意的是，index是从0开始算的，包含fromIndex，不包含toIndex： ```java //Arrays.sort指定范围排序 strings = new String[]{"z", "a", "d", "b"}; Arrays.sort(strings, 0, 3); assertTrue(Arrays.equals(strings, new String[]{"a", "d", "z", "b"})); ``` 对于基本类型，一样可以进行排序，并不需要使用封装类： ```java //Arrays.sort对基本类型排序 int[] nums = {3, 1, 20, 2, 38, 2, 94}; Arrays.sort(nums); assertTrue(Arrays.equals(nums, new int[]{1, 2, 2, 3, 20, 38, 94})); ``` 还能多线程进行排序，其实是拆分成多个子数组再进行排序，最终再合并结果。 ```java //Arrays.parallelSort多线程排序 nums = new int[]{3, 1, 20, 2, 38, 2, 94}; Arrays.parallelSort(nums); assertTrue(Arrays.equals(nums, new int[]{1, 2, 2, 3, 20, 38, 94})); ``` 对于没有实现Comparable的类也可以使用，但需要提供Comparator来指定比较策略。 本文的没有实现Comparable接口的类Person如下： ```java import lombok.AllArgsConstructor; import lombok.Data; @Data @AllArgsConstructor public class Person { private String name; private int age; } ``` 排序： ```java //Arrays.sort提供Comparator进行排序 Person[] persons = new Person[]{ new Person("Larry", 18), new Person("David", 30), new Person("James", 20), new Person("Harry", 18)}; Arrays.sort(persons, Comparator.comparingInt(Person::getAge)); assertTrue(Arrays.equals(persons, new Person[]{ new Person("Larry", 18), new Person("Harry", 18), new Person("James", 20), new Person("David", 30)})); ``` ## List排序Collections JDK的Collections工具类提供了排序方法，可以方便使用。 对于实现Comparable的类进行排序： ```java //Collections.sort对于实现Comparable的类进行排序 List names = asList("Larry", "Harry", "James", "David"); Collections.sort(names); assertEquals(names, asList("David", "Harry", "James", "Larry")); ``` 提供Comparator进行排序： ```java //Collections.sort提供Comparator进行排序 List persons2 = asList( new Person("Larry", 18), new Person("David", 30), new Person("James", 20), new Person("Harry", 18)); Collections.sort(persons2, Comparator.comparingInt(Person::getAge)); assertEquals(persons2, asList( new Person("Larry", 18), new Person("Harry", 18), new Person("James", 20), new Person("David", 30))); ``` 反序：只是把List反过来，并不代表一定是按照大小顺序的： ```java //Collections.reverse反序 names = asList("Larry", "Harry", "James", "David"); Collections.reverse(names); assertEquals(names, asList("David", "James", "Harry", "Larry")); ``` --- # 成员方法 ## List排序 List接口有sort(Comparator c)方法，可以实现对自身的排序，**会影响自身的顺序**。 ```java //List.sort排序 names = asList("Larry", "Harry", "James", "David"); names.sort(Comparator.naturalOrder()); assertEquals(names, asList("David", "Harry", "James", "Larry")); ``` ## Stream排序 Stream提供了sorted()和sorted(Comparator comparator)进行排序，会返回一个新的Stream。 ```java //Stream.sorted排序 names = asList("Larry", "Harry", "James", "David"); List result = names.stream() .sorted() .collect(Collectors.toList()); assertEquals(result, asList("David", "Harry", "James", "Larry")); //Stream.sorted提供Comparator排序 names = asList("Larry", "Harry", "James", "David"); result = names.stream() .sorted(Comparator.naturalOrder()) .collect(Collectors.toList()); assertEquals(result, asList("David", "Harry", "James", "Larry")); ``` --- # 方便对象排序的Comparator ## 单字段排序 对类的单字段进行排序很简单，只要提供形如： - **Comparator.comparing(类名::属性getter)** 的Comparator就行了。如果需要倒序，就需要： - **Comparator.comparing(类名::属性getter).reversed()** - 或**Comparator.comparing(类名::属性getter, Comparator.reverseOrder())**。 具体代码使用（为了不破坏List的原有顺序，我们都使用Stream来操作）： ```java //单字段排序-升序 List personList = asList( new Person("Larry", 18), new Person("David", 30), new Person("David", 3), new Person("James", 20), new Person("Harry", 18)); List personResult = personList.stream() .sorted(Comparator.comparing(Person::getName)) .collect(Collectors.toList()); assertEquals(personResult, asList( new Person("David", 30), new Person("David", 3), new Person("Harry", 18), new Person("James", 20), new Person("Larry", 18))); //单字段排序-倒序1 personResult = personList.stream() .sorted(Comparator.comparing(Person::getName).reversed()) .collect(Collectors.toList()); assertEquals(personResult, asList( new Person("Larry", 18), new Person("James", 20), new Person("Harry", 18), new Person("David", 30), new Person("David", 3))); //单字段排序-倒序2 personResult = personList.stream() .sorted(Comparator.comparing(Person::getName, Comparator.reverseOrder())) .collect(Collectors.toList()); assertEquals(personResult, asList( new Person("Larry", 18), new Person("James", 20), new Person("Harry", 18), new Person("David", 30), new Person("David", 3))); ``` ## 多字段排序 多字段其实也很方便，只需要用thenComparing进行连接就可以： Comparator.comparing(类名::属性一getter).thenComparing(类名::属性二getter) 具体代码使用例子如下： ```java //多字段排序-1升2升 personResult = personList.stream() .sorted(Comparator.comparing(Person::getName) .thenComparing(Person::getAge)) .collect(Collectors.toList()); assertEquals(personResult, asList( new Person("David", 3), new Person("David", 30), new Person("Harry", 18), new Person("James", 20), new Person("Larry", 18))); //多字段排序-1升2倒 personResult = personList.stream() .sorted(Comparator.comparing(Person::getName) .thenComparing(Person::getAge, Comparator.reverseOrder())) .collect(Collectors.toList()); assertEquals(personResult, asList( new Person("David", 30), new Person("David", 3), new Person("Harry", 18), new Person("James", 20), new Person("Larry", 18))); //多字段排序-1倒2升 personResult = personList.stream() .sorted(Comparator.comparing(Person::getName, Comparator.reverseOrder()) .thenComparing(Person::getAge)) .collect(Collectors.toList()); assertEquals(personResult, asList( new Person("Larry", 18), new Person("James", 20), new Person("Harry", 18), new Person("David", 3), new Person("David", 30))); //多字段排序-1倒2倒 personResult = personList.stream() .sorted(Comparator.comparing(Person::getName, Comparator.reverseOrder()) .thenComparing(Person::getAge, Comparator.reverseOrder())) .collect(Collectors.toList()); assertEquals(personResult, asList( new Person("Larry", 18), new Person("James", 20), new Person("Harry", 18), new Person("David", 30), new Person("David", 3))); ``` --- # 总结 本文从比较排序相关的两个接口(Comparable和Comparator)讲起，并以代码实例的形式，讲解了Array、List、Stream排序的方法，这应该可以覆盖大部分Java排序的使用场景。 对于其它集合类如Set和Map，一样可以进行排序处理，可以将它们转化为Stream然后再进行排序。