Java中Comparable和Comparator介面區別分析

本文要來詳細分析一下Java中Comparable和Comparator介面的區別，兩者都有比較的功能，那麼究竟有什麼區別呢，感興趣的Java開發者繼續看下去吧。

Comparable 簡介

Comparable 是排序介面。

若一個類實現了Comparable介面，就意味著“該類支援排序”。  即然實現Comparable介面的類支援排序，假設現在存在“實現Comparable介面的類的物件的List列表(或陣列)”，則該List列表(或陣列)可以通過 Collections.sort（或 Arrays.sort）進行排序。

此外，“實現Comparable介面的類的物件”可以用作“有序對映(如TreeMap)”中的鍵或“有序集合(TreeSet)”中的元素，而不需要指定比較器。

Comparable 定義

Comparable 介面僅僅只包括一個函式，它的定義如下：

package java.lang;
import java.util.*;
public interface Comparable<T> {
    public int compareTo(T o);
}

說明：

假設我們通過 x.compareTo(y) 來“比較x和y的大小”。若返回“負數”，意味著“x比y小”；返回“零”，意味著“x等於y”；返回“正數”，意味著“x大於y”。

Comparator 簡介

Comparator 是比較器介面。

我們若需要控制某個類的次序，而該類本身不支援排序(即沒有實現Comparable介面)；那麼，我們可以建立一個“該類的比較器”來進行排序。這個“比較器”只需要實現Comparator介面即可。

也就是說，我們可以通過“實現Comparator類來新建一個比較器”，然後通過該比較器對類進行排序。

Comparator 定義

Comparator 介面僅僅只包括兩個個函式，它的定義如下：

package java.util;
public interface Comparator<T> {
    int compare(T o1, T o2);
    boolean equals(Object obj);
}

說明：

(01) 若一個類要實現Comparator介面：它一定要實現compareTo(T o1, T o2) 函式，但可以不實現 equals(Object obj) 函式。

為什麼可以不實現 equals(Object obj) 函式呢？ 因為任何類，預設都是已經實現了equals(Object obj)的。 Java中的一切類都是繼承於java.lang.Object，在Object.java中實現了equals(Object obj)函式；所以，其它所有的類也相當於都實現了該函式。

(02) int compare(T o1, T o2) 是“比較o1和o2的大小”。返回“負數”，意味著“o1比o2小”；返回“零”，意味著“o1等於o2”；返回“正數”，意味著“o1大於o2”。

Comparator 和 Comparable 比較

Comparable是排序介面；若一個類實現了Comparable介面，就意味著“該類支援排序”。

而Comparator是比較器；我們若需要控制某個類的次序，可以建立一個“該類的比較器”來進行排序。

我們不難發現：Comparable相當於“內部比較器”，而Comparator相當於“外部比較器”。

我們通過一個測試程式來對這兩個介面進行說明。原始碼如下：

import java.util.*;
import java.lang.Comparable;
/**
 * @desc "Comparator"和“Comparable”的比較程式。
 *   (01) "Comparable"
 *   它是一個排序介面，只包含一個函式compareTo()。
 *   一個類實現了Comparable介面，就意味著“該類本身支援排序”，它可以直接通過Arrays.sort() 或 Collections.sort()進行排序。
 *   (02) "Comparator"
 *   它是一個比較器介面，包括兩個函式：compare() 和 equals()。
 *   一個類實現了Comparator介面，那麼它就是一個“比較器”。其它的類，可以根據該比較器去排序。
 *
 *   綜上所述：Comparable是內部比較器，而Comparator是外部比較器。
 *   一個類本身實現了Comparable比較器，就意味著它本身支援排序；若它本身沒實現Comparable，也可以通過外部比較器Comparator進行排序。
 */
public class CompareComparatorAndComparableTest{
    public static void main(String[] args) {
        // 新建ArrayList(動態陣列)
        ArrayList<Person> list = new ArrayList<Person>();
        // 新增物件到ArrayList中
        list.add(new Person("ccc", 20));
        list.add(new Person("AAA", 30));
        list.add(new Person("bbb", 10));
        list.add(new Person("ddd", 40));
        // 列印list的原始序列
        System.out.printf("Original  sort, list:%s\n", list);
        // 對list進行排序
        // 這裡會根據“Person實現的Comparable<String>介面”進行排序，即會根據“name”進行排序
        Collections.sort(list);
        System.out.printf("Name      sort, list:%s\n", list);
        // 通過“比較器(AscAgeComparator)”，對list進行排序
        // AscAgeComparator的排序方式是：根據“age”的升序排序
        Collections.sort(list, new AscAgeComparator());
        System.out.printf("Asc(age)  sort, list:%s\n", list);
        // 通過“比較器(DescAgeComparator)”，對list進行排序
        // DescAgeComparator的排序方式是：根據“age”的降序排序
        Collections.sort(list, new DescAgeComparator());
        System.out.printf("Desc(age) sort, list:%s\n", list);
        // 判斷兩個person是否相等
        testEquals();
    }
    /**
     * @desc 測試兩個Person比較是否相等。
     *   由於Person實現了equals()函式：若兩person的age、name都相等，則認為這兩個person相等。
     *   所以，這裡的p1和p2相等。
     *
     *   TODO：若去掉Person中的equals()函式，則p1不等於p2
     */
    private static void testEquals() {
        Person p1 = new Person("eee", 100);
        Person p2 = new Person("eee", 100);
        if (p1.equals(p2)) {
            System.out.printf("%s EQUAL %s\n", p1, p2);
        } else {
            System.out.printf("%s NOT EQUAL %s\n", p1, p2);
        }
    }
    /**
     * @desc Person類。
     *       Person實現了Comparable介面，這意味著Person本身支援排序
     */
    private static class Person implements Comparable<Person>{
        int age;
        String name;
        public Person(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
        public String getName() {
            return name;
        }
        public int getAge() {
            return age;
        }
        public String toString() {
            return name + " - " +age;
        }
        /**
         * 比較兩個Person是否相等：若它們的name和age都相等，則認為它們相等
         */
        boolean equals(Person person) {
            if (this.age == person.age && this.name == person.name)
                return true;
            return false;
        }
        /**
         * @desc 實現 “Comparable<String>” 的介面，即重寫compareTo<T t>函式。
         *  這裡是通過“person的名字”進行比較的
         */
        @Override
        public int compareTo(Person person) {
            return name.compareTo(person.name);
            //return this.name - person.name;
        }
    }
    /**
     * @desc AscAgeComparator比較器
     *       它是“Person的age的升序比較器”
     */
    private static class AscAgeComparator implements Comparator<Person> {
        @Override 
        public int compare(Person p1, Person p2) {
            return p1.getAge() - p2.getAge();
        }
    }
    /**
     * @desc DescAgeComparator比較器
     *       它是“Person的age的升序比較器”
     */
    private static class DescAgeComparator implements Comparator<Person> {
        @Override 
        public int compare(Person p1, Person p2) {
            return p2.getAge() - p1.getAge();
        }
    }
}

下面對這個程式進行說明。

a) Person類定義。如下：

private static class Person implements Comparable<Person>{
    int age;
    String name;
        ...
    /** 
     * @desc 實現 “Comparable<String>” 的介面，即重寫compareTo<T t>函式。
     *  這裡是通過“person的名字”進行比較的
     */
    @Override
    public int compareTo(Person person) {
        return name.compareTo(person.name);
        //return this.name - person.name;
    }   
}

說明：

(01) Person類代表一個人，Persong類中有兩個屬性：age(年紀) 和 name“人名”。
(02) Person類實現了Comparable介面，因此它能被排序。

b) 在main()中，我們建立了Person的List陣列(list)。如下：

// 新建ArrayList(動態陣列)
ArrayList<Person> list = new ArrayList<Person>();
// 新增物件到ArrayList中
list.add(new Person("ccc", 20));
list.add(new Person("AAA", 30));
list.add(new Person("bbb", 10));
list.add(new Person("ddd", 40));

c) 接著，我們列印出list的全部元素。如下：

// 列印list的原始序列
System.out.printf("Original sort, list:%s\n", list);

d) 然後，我們通過Collections的sort()函式，對list進行排序。

由於Person實現了Comparable介面，因此通過sort()排序時，會根據Person支援的排序方式，即 compareTo(Person person) 所定義的規則進行排序。如下：

// 對list進行排序
// 這裡會根據“Person實現的Comparable<String>介面”進行排序，即會根據“name”進行排序
Collections.sort(list);
System.out.printf("Name sort, list:%s\n", list);

e) 對比Comparable和Comparator

我們定義了兩個比較器 AscAgeComparator 和 DescAgeComparator，來分別對Person進行 升序 和 降低 排序。

e.1) AscAgeComparator比較器

它是將Person按照age進行升序排序。程式碼如下：

/**
 * @desc AscAgeComparator比較器
 *       它是“Person的age的升序比較器”
 */
private static class AscAgeComparator implements Comparator<Person> {
    @Override
    public int compare(Person p1, Person p2) {
        return p1.getAge() - p2.getAge();
    }
}

e.2) DescAgeComparator比較器

它是將Person按照age進行降序排序。程式碼如下：

/**
 * @desc DescAgeComparator比較器
 *       它是“Person的age的升序比較器”
 */
private static class DescAgeComparator implements Comparator<Person> {
    @Override
    public int compare(Person p1, Person p2) {
        return p2.getAge() - p1.getAge();
    }
}

f) 執行結果

執行程式，輸出如下：

Original  sort, list:[ccc - 20, AAA - 30, bbb - 10, ddd - 40]
Name      sort, list:[AAA - 30, bbb - 10, ccc - 20, ddd - 40]
Asc(age)  sort, list:[bbb - 10, ccc - 20, AAA - 30, ddd - 40]
Desc(age) sort, list:[ddd - 40, AAA - 30, ccc - 20, bbb - 10]
eee - 100 EQUAL eee - 100