【Effective Java 14】考虑实现 Comparable 接口

本文主要是介绍【Effective Java 14】考虑实现 Comparable 接口，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

1. 什么时候应该让类实现 Comparable 接口

Comparable 接口是一个泛型接口，代码如下：

public interface Comparable<T> {
    int compareTo(T t);
}

类实现 Comparable 接口，就表明它的实例具有内在的排序关系，比如按照字母顺序、按数值顺序或者按年代顺序，那你就应该考虑实现 Comparable 接口：

一般来说，值类适合实现 Comparable 接口。

2. 使用 Comparable 接口的约定

将一个对象与另一个对象进行比较时。当对象小于、等于或大于指定对象的时候，分别返回一个负整数、零或正整数。如果由于指定对象的类型而无法与该对象进行比较，则抛出 ClassCastException 异常。

实现 Comparable 接口的类，在实现时应该满足以下约定（注意，在下面的说明中，符号 sgn(...) 表示数学中的 signum 函数，它根据表达式的值为负、零、正，分别返回-1，0，1）：

• 实现者必须确保所有的 x 和 y 都满足 sgn(x.compareTo(y)) == -sgn(y.compareTo(x)) （交换律）
• 实现者必须确保比较关系可以传递：(x.compareTo(y) > 0 && y.compareTo(z) > 0) 则 x.comareTo(z) > 0；（传递律）
• 实现着必须确保 x.compareTo(y) == 0 则对于所有的 z 都满足 sgn(x.compareTo(z)) == sgn(y.compareTo(z))
• 强烈建议对于值类，满足(x.compareTo(y) == 0) == (x.equals(y))。但也并非绝对必要，如果违反这一条件，都应该在文档中明确予以说明。

注意，Comparable 接口不能跨越不同类型进行比较，在比较不同类型的对象时，可以在 compareTo 函数中抛出 ClassCastException 异常来拒绝执行。

违反 Comparable 接口约定会破坏其他依赖于比较关系的类或方法，如 TreeSet、TreeMap、工具类 Collections ，Arrays，因为它们内部都用与排序相关的算法。

3. 使用 Comparable 接口的建议

• 在 compareTo 方法中使用关系操作符>或<去比较基本类型是十分繁琐的，或者使用-加>0判断。对于基本类型在 compareTo 函 数中进行比较应该使用静态方法代替，如Integer.compare(a, b)、Float.compare(a, b)、Double.compare(a, b) 等等。

// 太繁琐
public int compare(Integer A, Integer B) {
    if A > B {
        return 1;
    } else if A < B {
        return -1;
    } else {
        return 0;
    }
}

// 有溢出风险
public int compare(Integer A, Integer B) {
	return A - B;
}

// 最佳
public int compare(Integer A, Integer B) {
	return Integer.compare(A, B);
}

• 如果一个类有多个关键域，按照什么样的顺序来比较这些域是十分关键的。你必须从最关键的域开始，逐步进行到所有重要的域。

4. 使用 Comparator 接口

• Comparator 接口配置了一组比较构造器方法，使得比较器的构造工作变得更加流畅。之后，按照 Comparable 接口的要求，这些比较器可以用来实现一个 compareTo 方法。如下：

private static class PhoneNumber implements Comparable<PhoneNumber>{
    private final short areaCode;
    private final short prefix;
    private final short lineNum;

    public PhoneNumber(short areaCode, short prefix, short lineNum) {
        this.areaCode = areaCode;
        this.prefix = prefix;
        this.lineNum = lineNum;
    }

    // 使用 Comparator 可以轻松实现对关键域按优先级进行比较
    private static final Comparator<PhoneNumber> COMPARATOR =
            Comparator
                    .comparingInt((ToIntFunction<PhoneNumber>) value -> value.areaCode)
                    .thenComparingInt(value -> value.prefix)
                    .thenComparingInt(value -> value.lineNum);

    @Override
    public int compareTo(PhoneNumber o) {
        return COMPARATOR.compare(this, o);
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        PhoneNumber that = (PhoneNumber) o;
        return areaCode == that.areaCode && prefix == that.prefix && lineNum == that.lineNum;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(areaCode, prefix, lineNum);
    }
}

5. 总结

• 对于排序敏感类，都应该让该类实现 Comparable 接口
• 在 compareTo 函数中避免使用 > 或 < 操作符，不要通过减法运算去进行判断，有可能溢出
• 如果 compareTo 函数编写起来比较复杂，比如关键域较多的情况，应该单独实现一个静态Comparator 比较构造器，并通过它简介实现 comparaTo 接口。

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