好奇,我们常用的 Integer 内部为什么会去实现 Comparable 接口,他的作用是什么?

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好奇,我们常用的 Integer 内部为什么会去实现 Comparable 接口,他的作用是什么?

作者:巫师大人

blog.csdn.net/ysj4428/article/details/81195846

今天在开发中无意看到Integer包装类内部实现了Comparable接口,因此探查一下该接口作用:

好奇,我们常用的 Integer 内部为什么会去实现 Comparable 接口,他的作用是什么?

查看API解释:

此接口强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序,类的 compareTo 方法被称为它的自然比较方法。

一、为什么需要实现这个接口呢?

首先看一下数据的例子:

String[] strArr = {"A","B","C","E","D"};
Arrays.sort(strArr);
for (String string : strArr) {
    System.out.print(string+";");
}

输出结果:

A;B;C;D;E;

从中我们可以看出sort方法对数据中的String字符串按照一定规则进行了排序,那为什么会排序呢?

查看String类我们可以看到:

public final class String
implements Serializable, Comparable, CharSequence{
    ...

它也实现了Comparable接口。里面实现了compareTo方法,所以按照某种规则能够进行排序。

如果数组中的对象不是String而是自定义的类型呢?

public class ComparableDemo{
    public static void main(String[] args) {
        Object[] objArray = {new Person(20,"jack"),new Person(17,"tom"),
                            new Person(27,"aj")};
        for (Object object : objArray) {
     System.out.print(object.toString());
        }
        Arrays.sort(objArray);
        for (Object object : objArray) {
            System.out.print(object.toString());
        }
  
    }
}
public class Person {
 private Integer age;
 private String name;
 public Person(int age,String name) {
  this.age = age;
  this.name = name;
 }
 @Override
 public String toString() {
  return "Person [age=" + age + ", name=" + name + "]";
 }
 
}

结果为:

Person [age=20, name=jack]Person [age=17, name=tom]Person [age=27, name=aj]
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: interfacedemo.Person cannot be cast to java.lang.Comparable
 at java.util.ComparableTimSort.countRunAndMakeAscending(Unknown Source)
 at java.util.ComparableTimSort.sort(Unknown Source)
 at java.util.ComparableTimSort.sort(Unknown Source)
 at java.util.Arrays.sort(Unknown Source)
 at interfacedemo.ComparableDemo.main(ComparableDemo.java:18)

可以看到不进行排序打印是正常的,但是排序时报错了。因为系统无法知道使用什么规则进行排序。

我们存入字符串排序成功是因为String类已经实现Comparable接口,因此想要实现自定义对象比较同样需要实现该接口,其中的比较方法规则由我们自己设定。Java知音公众号内回复“后端面试”,送你一份Java面试题宝典

二、接口简介

实现此接口的对象列表(和数组)可以通过 Collections.sort(和 Arrays.sort)进行自动排序。实现此接口的对象可以用作有序映射中的键或有序集合中的元素,无需指定比较器。

对于类 C 的每一个 e1 和 e2 来说,当且仅当 e1.compareTo(e2) == 0 与 e1.equals(e2) 具有相同的 boolean 值时,类 C 的自然排序才叫做与 equals 一致。注意,null 不是任何类的实例,即使 e.equals(null) 返回 false,e.compareTo(null) 也将抛出 NullPointerException。

建议(虽然不是必需的)最好使自然排序与 equals 一致。这是因为在使用自然排序与 equals 不一致的元素(或键)时,没有显式比较器的有序集合(和有序映射表)行为表现“怪异”。尤其是,这样的有序集合(或有序映射表)违背了根据 equals 方法定义的集合(或映射表)的常规协定。

例如,如果将两个键 a 和 b 添加到没有使用显式比较器的有序集合中,使 (!a.equals(b) && a.compareTo(b) == 0),那么第二个 add 操作将返回 false(有序集合的大小没有增加),因为从有序集合的角度来看,a 和 b 是相等的。

实际上,所有实现 Comparable 的 Java 核心类都具有与 equals 一致的自然排序。java.math.BigDecimal 是个例外,它的自然排序将值相等但精确度不同的 BigDecimal 对象(比如 4.0 和 4.00)视为相等。

从数学上讲,定义给定类 C 上自然排序的关系式 如下:

{(x, y)|x.compareTo(y) <= 0}。

整体排序的 商 是:

{(x, y)|x.compareTo(y) == 0}。

它直接遵循 compareTo 的协定,商是 C 的 等价关系,自然排序是 C 的 整体排序。当说到类的自然排序 与 equals 一致 时,是指自然排序的商是由类的 equals(Object) 方法定义的等价关系。

{(x, y)|x.equals(y)}。

此接口是 Java Collections Framework 的成员。Java知音公众号内回复“后端面试”,送你一份Java面试题宝典

三、实现该接口

上面的例子进行修改,这里通过比较对象中的age属性进行排序

public class Person implements Comparable{
 private Integer age;
 private String name;
 public Person(int age,String name) {
  this.age = age;
  this.name = name;
 }
 @Override
 public String toString() {
  return "Person [age=" + age + ", name=" + name + "]";
 }
 //进行方法重写
 @Override
 public int compareTo(Object o) {
  Person p = (Person)o;
  return this.age - p.age;
 }
 
}

结果打印:

Person [age=20, name=jack]Person [age=17, name=tom]Person [age=27, name=aj]
Person [age=17, name=tom]Person [age=20, name=jack]Person [age=27, name=aj]

最后附上该方法API描述:

compareTo

int compareTo(T o)

比较此对象与指定对象的顺序。如果该对象小于、等于或大于指定对象,则分别返回负整数、零或正整数。

实现类必须确保对于所有的 x 和 y 都存在 sgn(x.compareTo(y)) == -sgn(y.compareTo(x)) 的关系。(这意味着如果 y.compareTo(x) 抛出一个异常,则 x.compareTo(y) 也要抛出一个异常。)

实现类还必须确保关系是可传递的:(x.compareTo(y)>0 && y.compareTo(z)>0) 意味着 x.compareTo(z)>0。

最后,实现者必须确保 x.compareTo(y)==0 意味着对于所有的 z,都存在 sgn(x.compareTo(z)) == sgn(y.compareTo(z))。强烈推荐 (x.compareTo(y)==0) == (x.equals(y)) 这种做法,但并不是 严格要求这样做。一般来说,任何实现 Comparable 接口和违背此条件的类都应该清楚地指出这一事实。推荐如此阐述:“注意:此类具有与 equals 不一致的自然排序。”

在前面的描述中,符号 sgn(expression) 指定 signum 数学函数,该函数根据 expression 的值是负数、零还是正数,分别返回 -1、0 或 1 中的一个值。

参数:

o - 要比较的对象。

返回:

负整数、零或正整数,根据此对象是小于、等于还是大于指定对象。

抛出:

ClassCastException - 如果指定对象的类型不允许它与此对象进行比较。

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