從零單排Java 8（3） —— List結合Lambdas對排序的高階用法

油膩的Java發表於2019-04-15
Java排序

簡介

在本教程中，我們將首先了解Java 8中的Lambda支援，特別是如何利用它來編寫Comparator並對Collection進行排序。

首先，讓我們定義一個簡單的實體類：

public class Human {
    private String name;
    private int age;
}
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List的簡單排序

在Java 8之前，對集合進行排序將涉及為排序中使用的Comparator建立匿名內部類：

new Comparator<Human>() {
    @Override
    public int compare(Human h1, Human h2) {
        return h1.getName().compareTo(h2.getName());
    }
}
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這個比較簡單，我看看單元測試的案例：

@Test
public void givenPreLambda() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Jack", 12)
    );
     
    Collections.sort(humans, new Comparator<Human>() {
        @Override
        public int compare(Human h1, Human h2) {
            return h1.getName().compareTo(h2.getName());
        }
    });
    Assert.assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}
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Lambda在排序中的使用

隨著Lambdas的引入，我們現在可以繞過匿名內部類，並通過簡單，功能的語義實現來得到相同的結果：

(final Human h1, final Human h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName());
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同樣，還是可以用之前的測試用例：

@Test
public void test() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Jack", 12)
    );
     
    humans.sort(
      (Human h1, Human h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName()));
  
    assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}
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請注意，我們還使用了新增到Java 8 中的java.util.List的新排序的API，而不是舊的Collections.sort API。

不帶型別定義排序

我們可以通過不指定型別定義來進一步簡化表示式 - 編譯器能夠自己推斷這些：

(h1, h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName())
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測試用例如下：

@Test
public void test() {
     
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Jack", 12)
    );
     
    humans.sort((h1, h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName()));
  
    assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}

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這個得益於Lambda的方法支援，讓我的程式碼更加簡潔。

使用靜態方法進行排序

接下來，我們將使用Lambda Expression執行排序，並引用靜態方法。

首先，我們將定義方法compareByNameThenAge與Comparator <Human>物件中的compare方法完全相同返回值：

public static int compareByNameThenAge(Human lhs, Human rhs) {
    if (lhs.name.equals(rhs.name)) {
        return lhs.age - rhs.age;
    } else {
        return lhs.name.compareTo(rhs.name);
    }
}
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現在，我們來看看如何使用

humans.sort(Human::compareByNameThenAge);
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看下單元測試

@Test
public void test() {
     
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Jack", 12)
    );
     
    humans.sort(Human::compareByNameThenAge);
    Assert.assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}
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內部API的進行排序

我們還可以通過使用Collections引用和Comparator.comparing方法組合進行排序比較。

我們將使用getName()來構建Lambda表示式並按名稱對List進行排序：

@Test
public void test() {
     
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Jack", 12)
    );
     
    Collections.sort(
      humans, Comparator.comparing(Human::getName));
    assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}
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反向排序

Java 8還引入了一個用於反轉比較器的輔助方法，我們可以快速使用它來反轉我們的排序：

@Test
public void test() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Jack", 12)
    );
     
    Comparator<Human> comparator
      = (h1, h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName());
     
    humans.sort(comparator.reversed());
  
    Assert.assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Sarah", 10)));
}
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多條件排序

比較lambda表示式不一定非常簡單，我們也可以編寫更復雜的表示式。例如按照name、age進行排序比較。

@Test
public void test() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 12), 
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Zack", 12)
    );
     
    humans.sort((lhs, rhs) -> {
        if (lhs.getName().equals(rhs.getName())) {
            return lhs.getAge() - rhs.getAge();
        } else {
            return lhs.getName().compareTo(rhs.getName());
        }
    });
    Assert.assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Sarah", 10)));
}
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多條件組合排序

相同的例子，我們也可以通過Comparator的新組合支援來實現。

從JDK 8開始，我們現在可以將多個比較器組合在一起，以構建更復雜的比較邏輯：

@Test
public void test() {
     
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 12), 
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Zack", 12)
    );
 
    humans.sort(
      Comparator.comparing(Human::getName).thenComparing(Human::getAge)
    );
     
    Assert.assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Sarah", 10)));
}
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Stream排序

我們還可以使用Java 8的Stream sorted() API 對集合進行排序。

我們可以使用自然排序以及比較器提供的排序對stream進行排序。 為此，我們有sorted()，與其對應的有兩個API ：

  • sorted()；使用排序對Stream的元素進行排序，元素類必須實現Comparable介面
  • sorted(Comparator<? super T> comparator)；根據Comparator例項對元素進行排序

讓我們看一個如何使用自然排序的sorted()方法的示例：

@Test
public final void test() {
    List<String> letters = Lists.newArrayList("B", "A", "C");
     
    List<String> sortedLetters = letters.stream().sorted().collect(Collectors.toList());
    assertThat(sortedLetters.get(0), equalTo("A"));
}
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現在讓我們看看我們如何使用自定義Comparator與sorted()：

@Test
public final void test() {   
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(new Human("Sarah", 10), new Human("Jack", 12));
    Comparator<Human> nameComparator = (h1, h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName());
     
    List<Human> sortedHumans = humans.stream().sorted(nameComparator).collect(Collectors.toList());
    assertThat(sortedHumans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}
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如果我們使用Comparator.comparing()方法，我們可以進一步簡化上面的例子：

@Test
public final void test() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(new Human("Sarah", 10), new Human("Jack", 12));
  
    List<Human> sortedHumans = humans.stream()
      .sorted(Comparator.comparing(Human::getName))
      .collect(Collectors.toList());
       
    assertThat(sortedHumans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}
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Stream反向排序

我們也可以使用Stream.sorted()來反向排序List。

首先，讓我們看一個如何將sorted()方法與Comparator.reverseOrder()組合以反向順序對列表進行排序的示例：

@Test
public final void test() {
    List<String> letters = Lists.newArrayList("B", "A", "C");
 
    List<String> reverseSortedLetters = letters.stream()
      .sorted(Comparator.reverseOrder())
      .collect(Collectors.toList());
       
    assertThat(reverseSortedLetters.get(0), equalTo("C"));
}
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現在，讓我們看看如何使用sorted()方法和自定義Comparator：


@Test
public final void test() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(new Human("Sarah", 10), new Human("Jack", 12));
    Comparator<Human> reverseNameComparator = (h1, h2) -> h2.getName().compareTo(h1.getName());
 
    List<Human> reverseSortedHumans = humans.stream().sorted(reverseNameComparator)
      .collect(Collectors.toList());
    assertThat(reverseSortedHumans.get(0), equalTo(new Human("Sarah", 10)));
}

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最後，讓我們使用Comparator.comparing()方法簡化上面的示例：

@Test
public final void test() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(new Human("Sarah", 10), new Human("Jack", 12));
 
    List<Human> reverseSortedHumans = humans.stream()
      .sorted(Comparator.comparing(Human::getName, Comparator.reverseOrder()))
      .collect(Collectors.toList());
     
    assertThat(reverseSortedHumans.get(0), equalTo(new Human("Sarah", 10)));
}
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總結

使用Java 8 Lambda表示式對List進行排序，效果是非常不錯的，也是Lambda的使用場景之一，這一點展示了Lambda的強大的語義功能。

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