Comparable与Comparator

ℹ️本篇定位

排序是 Java 里最常被调用、也最容易被写错的逻辑之一。Comparable 定义"自然顺序"，Comparator 定义"外部策略"。TreeSet/TreeMap/Collections.sort/Stream.sorted 都靠它们工作。核心区别就一句话：Comparable 是"我天生就这么排"，Comparator 是"按这个规则排"。

一、Comparable：自然顺序

类实现 Comparable<T> 接口，重写 compareTo 方法：

public class Student implements Comparable<Student> {
    private String name;
    private int score;

    @Override
    public int compareTo(Student other) {
        return Integer.compare(this.score, other.score);   // 按分数升序
    }
}

三条契约（和 equals 一样，违反会导致排序结果不确定）：

a.compareTo(b) 的符号与 b.compareTo(a) 相反（对称性）；
传递性：a < b && b < c → a < c；
强烈建议 compareTo 返回 0 时 equals 也返回 true（TreeSet 等依赖 compareTo 去重的集合，不一致会导致"逻辑上相等但集合里同时存在两个"）。

返回值约定：this < other → 负数；this == other → 0；this > other → 正数。永远别用 a - b 做整数比较——溢出（Integer.MIN_VALUE - 1 变成正数）会让排序崩溃。用 Integer.compare(a, b) 或 Long.compare。

二、Comparator：外部策略

不需要修改类本身，匿名类/Lambda/方法引用即可：

// 按姓名排序
students.sort(Comparator.comparing(Student::getName));

// 按分数降序
students.sort(Comparator.comparingInt(Student::getScore).reversed());

// 多字段排序：先按分数降序，再按姓名升序
students.sort(
    Comparator.comparingInt(Student::getScore).reversed()
              .thenComparing(Student::getName)
);

Comparator.comparing() 是 JDK 8 引入的工厂方法，接受一个 Function 提取排序键，内部自动处理 null 安全和类型推断。不要手写 (a,b) -> a.getX() - b.getX()——溢出、null、类型推断三方面都不如 comparing 稳健。

三、Comparable vs Comparator 选择表

维度	Comparable	Comparator
接口	`java.lang.Comparable<T>`	`java.util.Comparator<T>`
方法	`int compareTo(T o)`	`int compare(T o1, T o2)`
修改	需修改类源码	不修改类，外部定义
适用	唯一自然顺序（如按 ID 排序）	多策略排序（按时间/按名称/按金额）
位置	类内部	调用方传入

一句话：如果这个类"只有一个公认的排序方式"，用 Comparable；如果需要多种排序方式，或者不能改类的源码，用 Comparator。

四、与集合框架的配合

TreeSet / TreeMap 的去重逻辑：它们不靠 equals/hashCode，而是靠 compareTo/compare 返回 0 来判定"相等"。这就是第三节说的"compareTo 返回 0 时 equals 最好也返回 true"的深层原因。

// 按分数排，但分数相同就算"同一个学生"——TreeSet 里只会留一个
Set<Student> set = new TreeSet<>(Comparator.comparingInt(Student::getScore));
set.add(new Student("张三", 90));
set.add(new Student("李四", 90));   // compare 返回 0 → 被 TreeSet 认为是重复，不加入
System.out.println(set.size());     // 1

Comparable 与 Comparator 同时存在时：Comparator 优先——TreeSet(Comparator) 构造器传入的 Comparator 覆盖元素的自然顺序。

五、实战：排序的四种写法（从老到新）

List<Student> list = new ArrayList<>();

// 写法1：类实现 Comparable + Collections.sort
Collections.sort(list);

// 写法2：匿名内部类 Comparator
Collections.sort(list, new Comparator<Student>() {
    public int compare(Student a, Student b) { return a.getName().compareTo(b.getName()); }
});

// 写法3：Lambda
list.sort((a, b) -> a.getName().compareTo(b.getName()));

// 写法4：方法引用 + Comparator.comparing（推荐）
list.sort(Comparator.comparing(Student::getName));

优先写 4，可读性最好；多字段排序链式 .thenComparing() 也自然。

六、高频面试题速答

Comparable 和 Comparator 区别？ 见第三节表格；核心是"内部自然顺序 vs 外部策略"。
compareTo 返回 0 和 equals 返回 true 不一致会怎样？ TreeSet/TreeMap 认为"两个元素相同"（只留一个），但 HashMap 按 equals 认为不同——同一对象在不同集合里行为不一致，是经典的 bug 来源。
为什么别用 a - b 做 int 比较？ 溢出：Integer.MIN_VALUE - 1 = Integer.MAX_VALUE（正数），排序逆序。用 Integer.compare。
Comparator.comparing 怎么处理 null？ 默认不处理（null 会抛 NPE）。需要 null 安全时用 Comparator.nullsFirst(Comparator.comparing(...)) 或 nullsLast。

勾连

TreeSet/TreeMap 的红黑树底层：03-TreeSet / 05-TreeMap
排序在 Stream 里的应用：08-Stream与Optional
Lambda 与方法引用：07-Lambda与函数式接口

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05-Comparable与Comparator