4.1　利用比较器实现排序

4.1　利用比较器实现排序

问题

用户希望实现对象的排序。

方案

使用传入 Comparator 的 Stream.sorted 方法，Comparator 既可以通过 lambda 表达式实现，也可以使用 Comparator 接口定义的某种 comparing 方法生成。

讨论

Stream.sorted 方法根据类的自然顺序（natural ordering）生成一个新的排序流，自然顺序是通过实现 java.util.Comparable 接口来指定的。

如例 4-1 所示，我们对字符串集合进行排序。

例 4-1　根据字典序（自然顺序）对字符串排序

private List<String> sampleStrings =
    Arrays.asList("this", "is", "a", "list", "of", "strings");
 
public List<String> defaultSort() {
    Collections.sort(sampleStrings);  ➊
    return sampleStrings;
}
 
public List<String> defaultSortUsingStreams() {
    return sampleStrings.stream()
        .sorted()                     ➋
        .collect(Collectors.toList());
}

❶ 默认排序（Java 7 及之前的版本）

❷ 默认排序（Java 8 及之后的版本）

从 Java 1.2 引入集合框架（collections framework）开始，工具类 Collections 就已存在。Collections 类定义的静态方法 sort 传入 List 作为参数，但返回 void。这种排序是破坏性的，会修改所提供的集合。换言之，Collections.sort 方法不符合 Java 8 所倡导的将不可变性（immutability）置于首要位置的函数式编程原则。

Java 8 采用 Stream.sorted 方法实现相同的排序，但不对原始集合进行修改，而是生成一个新的流。在例 8-1 中，完成集合的排序后，程序根据类的自然顺序对返回列表进行排序。对于字符串，自然顺序是字典序（lexicographic order）；如果所有字符串均为小写，自然顺序就相当于字母顺序（alphabetical order），从本例可以观察到这一点。

如果希望以其他方式排序字符串，可以使用 sorted 方法的重载形式，传入 Comparator 作为参数。

例 4-2 采用两种不同的方式，根据长度对字符串进行排序。

例 4-2　根据长度对字符串排序

public List<String> lengthSortUsingSorted() {
    return sampleStrings.stream()
        .sorted((s1, s2) -> s1.length() - s2.length()) ➊
        .collect(toList());
}
 
public List<String> lengthSortUsingComparator() {
return sampleStrings.stream()
    .sorted(Comparator.comparingInt(String::length))   ➋
    .collect(toList());
}

❶ 使用 lambda 表达式作为 Comparator，根据长度进行排序

❷ 使用 Comparator.comparingInt 方法

sorted 方法的参数为 java.util.Comparator，它是一种函数式接口。对于第一个方法 lengthSortUsingSorted，所提供的 lambda 表达式用于实现 Comparator.compare 方法。在 Java 7 及之前的版本中，实现通常由匿名内部类提供，而本例仅需要一个 lambda 表达式。

　Java 8 引入 sort(Comparator) 作为 List 接口的默认实例方法，它相当于 Collections 类的 sort(List, Comparator) 方法。由于两种方法返回 void 且都是破坏性的，本节讨论的 Stream.sorted(Comparator) 方法（返回一个新的排序流）仍然是首选方案。

第二个方法 lengthSortUsingComparator 利用了 Comparator 接口新增的某种静态方法。comparingInt 方法传入一个 ToIntFunction 类型的参数（文档称之为 keyExtractor），用于将字符串转换为整型数据，并生成一个使用该 keyExtractor 对集合进行排序的 Comparator。

Comparator 接口新增的各种默认方法极为有用。虽然不难写出一个根据长度进行排序的 Comparator，但如果需要对多个字段排序，代码可能会变得很复杂。例如，我们希望根据长度对字符串排序，如果长度相同则按字母顺序排序。如例 4-3 所示，采用 Comparator 接口提供的默认和静态方法很容易就能解决这个问题。

例 4-3　根据长度对字符串排序，长度相同则按字母顺序排序

public List<String> lengthSortThenAlphaSort() {
    return sampleStrings.stream()
        .sorted(comparing(String::length)            ➊
                    .thenComparing(naturalOrder()))
        .collect(toList());
}

➊ 根据长度对字符串排序，长度相同则按字母顺序排序

Comparator 接口定义了一个称为 thenComparing 的默认方法。与 comparing 方法类似，thenComparing 方法也传入 Function 作为参数，文档同样将其称为 keyExtractor。如果将 thenComparing 方法链接到 comparing 方法会返回 Comparator，它首先比较第一个数量，如果相同则比较第二个数量，以此类推。

静态导入通常使代码更易于阅读。一旦熟悉 Comparator 接口和 Collectors 类定义的各种静态方法，就能写出更简单的代码。在本例中，comparing 和 naturalOrder 方法已被静态导入。

即便没有实现 Comparable 接口，上述方案也适用于任何类。如例 4-4 所示，我们定义一个描述高尔夫球手的 Golfer 类。

例 4-4　描述高尔夫球手的 Golfer 类

public class Golfer {
    private String first;
    private String last;
    private int score;
 
    // 其他方法
}

为了创建一个高尔夫锦标赛排行榜，可以依次根据各个球手的得分、姓氏、名字进行排序。例 4-5 显示了如何实现高尔夫球手的排序。

例 4-5　对高尔夫球手排序

private List<Golfer> golfers = Arrays.asList(
    new Golfer("Jack", "Nicklaus", 68),
    new Golfer("Tiger", "Woods", 70),
    new Golfer("Tom", "Watson", 70),
    new Golfer("Ty", "Webb", 68),
    new Golfer("Bubba", "Watson", 70)
);
 
public List<Golfer> sortByScoreThenLastThenFirst() {
    return golfers.stream()
        .sorted(comparingInt(Golfer::getScore)
                    .thenComparing(Golfer::getLast)
                    .thenComparing(Golfer::getFirst))
        .collect(toList());
}

调用 sortByScoreThenLastThenFirst 方法，输出如例 4-6 所示。

例 4-6　对高尔夫球手排序后的结果

Golfer{first='Jack', last='Nicklaus', score=68}
Golfer{first='Ty', last='Webb', score=68}
Golfer{first='Bubba', last='Watson', score=70}
Golfer{first='Tom', last='Watson', score=70}
Golfer{first='Tiger', last='Woods', score=70}

本例首先根据得分对各个球手进行排序，因此 Jack Nicklaus 和 Ty Webb1 排在 Tiger Woods、Bubba Watson 与 Tom Watson 之前。得分相同时根据姓氏进行排序，因此 Jack Nicklaus 排在 Ty Webb 之前，Bubba Watson 和 Tom Watson 排在 Tiger Woods 之前。如果得分和姓氏都相同，则根据名字进行排序，因此 Bubba Watson 排在 Tom Watson 之前。

1当然，Ty Webb 是电影《小小球童》中的角色。Judge Smails 问道：“今天打得怎么样？”Ty Webb 回答：“我没有计分。”Smails 继续问道：“那你怎么衡量自己与其他球手的水平呢？”Webb 回答：“身高。”根据身高进行排序留给读者作为简单的练习。

借由 Comparator 接口定义的默认和静态方法以及 Stream 接口新增的 sorted 方法，生成复杂的排序变得易如反掌。

4.1 利用比较器实现排序