使用 Lambda 表達(dá)式實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)的排序功能
我們?cè)谙到y(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，對(duì)數(shù)據(jù)排序是很常見(jiàn)的場(chǎng)景。一般來(lái)說(shuō)，我們可以采用兩種方式：
借助存儲(chǔ)系統(tǒng)（SQL、NoSQL、NewSQL 都支持）的排序功能，查詢(xún)的結(jié)果即是排好序的結(jié)果 查詢(xún)結(jié)果為無(wú)序數(shù)據(jù)，在內(nèi)存中排序。
今天要說(shuō)的是第二種排序方式，在內(nèi)存中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)排序。
首先，我們定義一個(gè)基礎(chǔ)類(lèi)，后面我們將根據(jù)這個(gè)基礎(chǔ)類(lèi)演示如何在內(nèi)存中排序。
@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public?class?Student?{
????private?String?name;
????private?int?age;
????@Override
????public?boolean?equals(Object?o)?{
????????if?(this?==?o)?{
????????????return?true;
????????}
????????if?(o?==?null?||?getClass()?!=?o.getClass())?{
????????????return?false;
????????}
????????Student?student?=?(Student)?o;
????????return?age?==?student.age?&&?Objects.equals(name,?student.name);
????}
????@Override
????public?int?hashCode()?{
????????return?Objects.hash(name,?age);
????}
}
基于Comparator排序
在 Java8 之前，我們都是通過(guò)實(shí)現(xiàn)Comparator接口完成排序，比如：
new?Comparator()?{
????@Override
????public?int?compare(Student?h1,?Student?h2)?{
????????return?h1.getName().compareTo(h2.getName());
????}
};
這里展示的是匿名內(nèi)部類(lèi)的定義，如果是通用的對(duì)比邏輯，可以直接定義一個(gè)實(shí)現(xiàn)類(lèi)。使用起來(lái)也比較簡(jiǎn)單，如下就是應(yīng)用：
@Test
void?baseSortedOrigin()?{
????final?List?students?=?Lists.newArrayList(
????????????new?Student("Tom",?10),
????????????new?Student("Jerry",?12)
????);
????Collections.sort(students,?new?Comparator()?{
????????@Override
????????public?int?compare(Student?h1,?Student?h2)?{
????????????return?h1.getName().compareTo(h2.getName());
????????}
????});
????Assertions.assertEquals(students.get(0),?new?Student("Jerry",?12));
}
這里使用了 Junit5 實(shí)現(xiàn)單元測(cè)試，用來(lái)驗(yàn)證邏輯非常適合。
因?yàn)槎x的Comparator是使用name字段排序，在 Java 中，String類(lèi)型的排序是通過(guò)單字符的 ASCII 碼順序判斷的，J排在T的前面，所以Jerry排在第一個(gè)。
使用 Lambda 表達(dá)式替換Comparator匿名內(nèi)部類(lèi)
使用過(guò) Java8 的 Lamdba 的應(yīng)該知道，匿名內(nèi)部類(lèi)可以簡(jiǎn)化為 Lambda 表達(dá)式為：
Collections.sort(students,?(Student?h1,?Student?h2)?->?h1.getName().compareTo(h2.getName()));
在 Java8 中，List類(lèi)中增加了sort方法，所以Collections.sort可以直接替換為：
students.sort((Student?h1,?Student?h2)?->?h1.getName().compareTo(h2.getName()));
根據(jù) Java8 中 Lambda 的類(lèi)型推斷，我們可以將指定的Student類(lèi)型簡(jiǎn)寫(xiě)：
students.sort((h1,?h2)?->?h1.getName().compareTo(h2.getName()));
至此，我們整段排序邏輯可以簡(jiǎn)化為：
@Test
void?baseSortedLambdaWithInferring()?{
????final?List?students?=?Lists.newArrayList(
????????????new?Student("Tom",?10),
????????????new?Student("Jerry",?12)
????);
????students.sort((h1,?h2)?->?h1.getName().compareTo(h2.getName()));
????Assertions.assertEquals(students.get(0),?new?Student("Jerry",?12));
}
通過(guò)靜態(tài)方法抽取公共的 Lambda 表達(dá)式
我們可以在Student中定義一個(gè)靜態(tài)方法：
public?static?int?compareByNameThenAge(Student?s1,?Student?s2)?{
????if?(s1.name.equals(s2.name))?{
????????return?Integer.compare(s1.age,?s2.age);
????}?else?{
????????return?s1.name.compareTo(s2.name);
????}
}
這個(gè)方法需要返回一個(gè)int類(lèi)型參數(shù)，在 Java8 中，我們可以在 Lambda 中使用該方法：
@Test
void?sortedUsingStaticMethod()?{
????final?List?students?=?Lists.newArrayList(
????????????new?Student("Tom",?10),
????????????new?Student("Jerry",?12)
????);
????students.sort(Student::compareByNameThenAge);
????Assertions.assertEquals(students.get(0),?new?Student("Jerry",?12));
}
借助Comparator的comparing方法
在 Java8 中，Comparator類(lèi)新增了comparing方法，可以將傳遞的Function參數(shù)作為比較元素，比如：
@Test
void?sortedUsingComparator()?{
????final?List?students?=?Lists.newArrayList(
????????????new?Student("Tom",?10),
????????????new?Student("Jerry",?12)
????);
????students.sort(Comparator.comparing(Student::getName));
????Assertions.assertEquals(students.get(0),?new?Student("Jerry",?12));
}
多條件排序
我們?cè)陟o態(tài)方法一節(jié)中展示了多條件排序，還可以在Comparator匿名內(nèi)部類(lèi)中實(shí)現(xiàn)多條件邏輯：
@Test
void?sortedMultiCondition()?{
????final?List?students?=?Lists.newArrayList(
????????????new?Student("Tom",?10),
????????????new?Student("Jerry",?12),
????????????new?Student("Jerry",?13)
????);
????students.sort((s1,?s2)?->?{
????????if?(s1.getName().equals(s2.getName()))?{
????????????return?Integer.compare(s1.getAge(),?s2.getAge());
????????}?else?{
????????????return?s1.getName().compareTo(s2.getName());
????????}
????});
????Assertions.assertEquals(students.get(0),?new?Student("Jerry",?12));
}
從邏輯來(lái)看，多條件排序就是先判斷第一級(jí)條件，如果相等，再判斷第二級(jí)條件，依次類(lèi)推。在 Java8 中可以使用comparing和一系列thenComparing表示多級(jí)條件判斷，上面的邏輯可以簡(jiǎn)化為：
@Test
void?sortedMultiConditionUsingComparator()?{
????final?List?students?=?Lists.newArrayList(
????????????new?Student("Tom",?10),
????????????new?Student("Jerry",?12),
????????????new?Student("Jerry",?13)
????);
????students.sort(Comparator.comparing(Student::getName).thenComparing(Student::getAge));
????Assertions.assertEquals(students.get(0),?new?Student("Jerry",?12));
}
這里的thenComparing方法是可以有多個(gè)的，用于表示多級(jí)條件判斷，這也是函數(shù)式編程的方便之處。
在Stream中進(jìn)行排序
Java8 中，不但引入了 Lambda 表達(dá)式，還引入了一個(gè)全新的流式 API：Stream API，其中也有sorted方法用于流式計(jì)算時(shí)排序元素，可以傳入Comparator實(shí)現(xiàn)排序邏輯：
@Test
void?streamSorted()?{
????final?List?students?=?Lists.newArrayList(
????????????new?Student("Tom",?10),
????????????new?Student("Jerry",?12)
????);
????final?Comparator?comparator?=?(h1,?h2)?->?h1.getName().compareTo(h2.getName());
????final?List?sortedStudents?=?students.stream()
????????????.sorted(comparator)
????????????.collect(Collectors.toList());
????Assertions.assertEquals(sortedStudents.get(0),?new?Student("Jerry",?12));
}
同樣的，我們可以通過(guò) Lambda 簡(jiǎn)化書(shū)寫(xiě)：
@Test
void?streamSortedUsingComparator()?{
????final?List?students?=?Lists.newArrayList(
????????????new?Student("Tom",?10),
????????????new?Student("Jerry",?12)
????);
????final?Comparator?comparator?=?Comparator.comparing(Student::getName);
????final?List?sortedStudents?=?students.stream()
????????????.sorted(comparator)
????????????.collect(Collectors.toList());
????Assertions.assertEquals(sortedStudents.get(0),?new?Student("Jerry",?12));
}
倒序排列
調(diào)轉(zhuǎn)排序判斷
排序就是根據(jù)compareTo方法返回的值判斷順序，如果想要倒序排列，只要將返回值取返即可：
@Test
void?sortedReverseUsingComparator2()?{
????final?List?students?=?Lists.newArrayList(
????????????new?Student("Tom",?10),
????????????new?Student("Jerry",?12)
????);
????final?Comparator?comparator?=?(h1,?h2)?->?h2.getName().compareTo(h1.getName());
????students.sort(comparator);
????Assertions.assertEquals(students.get(0),?new?Student("Tom",?10));
}
可以看到，正序排列的時(shí)候，我們是h1.getName().compareTo(h2.getName())，這里我們直接倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，使用的是h2.getName().compareTo(h1.getName())，也就達(dá)到了取反的效果。在 Java 的Collections中定義了一個(gè)java.util.Collections.ReverseComparator內(nèi)部私有類(lèi)，就是通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)元素反轉(zhuǎn)。
借助Comparator的reversed方法倒序
在 Java8 中新增了reversed方法實(shí)現(xiàn)倒序排列，用起來(lái)也是很簡(jiǎn)單：
@Test
void?sortedReverseUsingComparator()?{
????final?List?students?=?Lists.newArrayList(
????????????new?Student("Tom",?10),
????????????new?Student("Jerry",?12)
????);
????final?Comparator?comparator?=?(h1,?h2)?->?h1.getName().compareTo(h2.getName());
????students.sort(comparator.reversed());
????Assertions.assertEquals(students.get(0),?new?Student("Tom",?10));
}
在Comparator.comparing中定義排序反轉(zhuǎn)
comparing方法還有一個(gè)重載方法，java.util.Comparator#comparing(java.util.function.Function, java.util.Comparator)，第二個(gè)參數(shù)就可以傳入Comparator.reverseOrder()，可以實(shí)現(xiàn)倒序：
@Test
void?sortedUsingComparatorReverse()?{
????final?List?students?=?Lists.newArrayList(
????????????new?Student("Tom",?10),
????????????new?Student("Jerry",?12)
????);
????students.sort(Comparator.comparing(Student::getName,?Comparator.reverseOrder()));
????Assertions.assertEquals(students.get(0),?new?Student("Jerry",?12));
}
在Stream中定義排序反轉(zhuǎn)
在Stream中的操作與直接列表排序類(lèi)似，可以反轉(zhuǎn)Comparator定義，也可以使用Comparator.reverseOrder()反轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)如下：
@Test
void?streamReverseSorted()?{
????final?List?students?=?Lists.newArrayList(
????????????new?Student("Tom",?10),
????????????new?Student("Jerry",?12)
????);
????final?Comparator?comparator?=?(h1,?h2)?->?h2.getName().compareTo(h1.getName());
????final?List?sortedStudents?=?students.stream()
????????????.sorted(comparator)
????????????.collect(Collectors.toList());
????Assertions.assertEquals(sortedStudents.get(0),?new?Student("Tom",?10));
}
@Test
void?streamReverseSortedUsingComparator()?{
????final?List?students?=?Lists.newArrayList(
????????????new?Student("Tom",?10),
????????????new?Student("Jerry",?12)
????);
????final?List?sortedStudents?=?students.stream()
????????????.sorted(Comparator.comparing(Student::getName,?Comparator.reverseOrder()))
????????????.collect(Collectors.toList());
????Assertions.assertEquals(sortedStudents.get(0),?new?Student("Tom",?10));
}
null 值的判斷
前面的例子中都是有值元素排序，能夠覆蓋大部分場(chǎng)景，但有時(shí)候我們還是會(huì)碰到元素中存在null的情況：
列表中的元素是 null 列表中的元素參與排序條件的字段是 null
如果還是使用前面的那些實(shí)現(xiàn)，我們會(huì)碰到NullPointException異常，即 NPE，簡(jiǎn)單演示一下：
@Test
void?sortedNullGotNPE()?{
????final?List?students?=?Lists.newArrayList(
????????????null,
????????????new?Student("Snoopy",?12),
????????????null
????);
????Assertions.assertThrows(NullPointerException.class,
????????????()?->?students.sort(Comparator.comparing(Student::getName)));
}
所以，我們需要考慮這些場(chǎng)景。
元素是 null 的笨拙實(shí)現(xiàn)
最先想到的就是判空：
@Test
void?sortedNullNoNPE()?{
????final?List?students?=?Lists.newArrayList(
????????????null,
????????????new?Student("Snoopy",?12),
????????????null
????);
????students.sort((s1,?s2)?->?{
????????if?(s1?==?null)?{
????????????return?s2?==?null???0?:?1;
????????}?else?if?(s2?==?null)?{
????????????return?-1;
????????}
????????return?s1.getName().compareTo(s2.getName());
????});
????Assertions.assertNotNull(students.get(0));
????Assertions.assertNull(students.get(1));
????Assertions.assertNull(students.get(2));
}
我們可以將判空的邏輯抽取出一個(gè)Comparator，通過(guò)組合方式實(shí)現(xiàn)：
class?NullComparator<T>?implements?Comparator<T>?{
????private?final?Comparator?real;
????NullComparator(Comparatorsuper?T>?real)?{
????????this.real?=?(Comparator)?real;
????}
????@Override
????public?int?compare(T?a,?T?b)?{
????????if?(a?==?null)?{
????????????return?(b?==?null)???0?:?1;
????????}?else?if?(b?==?null)?{
????????????return?-1;
????????}?else?{
????????????return?(real?==?null)???0?:?real.compare(a,?b);
????????}
????}
}
在 Java8 中已經(jīng)為我們準(zhǔn)備了這個(gè)實(shí)現(xiàn)。
使用Comparator.nullsLast和Comparator.nullsFirst
使用Comparator.nullsLast實(shí)現(xiàn)null在結(jié)尾：
@Test
void?sortedNullLast()?{
????final?List?students?=?Lists.newArrayList(
????????????null,
????????????new?Student("Snoopy",?12),
????????????null
????);
????students.sort(Comparator.nullsLast(Comparator.comparing(Student::getName)));
????Assertions.assertNotNull(students.get(0));
????Assertions.assertNull(students.get(1));
????Assertions.assertNull(students.get(2));
}
使用Comparator.nullsFirst實(shí)現(xiàn)null在開(kāi)頭：
@Test
void?sortedNullFirst()?{
????final?List?students?=?Lists.newArrayList(
????????????null,
????????????new?Student("Snoopy",?12),
????????????null
????);
????students.sort(Comparator.nullsFirst(Comparator.comparing(Student::getName)));
????Assertions.assertNull(students.get(0));
????Assertions.assertNull(students.get(1));
????Assertions.assertNotNull(students.get(2));
}
是不是很簡(jiǎn)單，接下來(lái)我們看下如何實(shí)現(xiàn)排序條件的字段是 null 的邏輯。
排序條件的字段是 null
這個(gè)就是借助Comparator的組合了，就像是套娃實(shí)現(xiàn)了，需要使用兩次Comparator.nullsLast，這里列出實(shí)現(xiàn)：
@Test
void?sortedNullFieldLast()?{
????final?List?students?=?Lists.newArrayList(
????????????new?Student(null,?10),
????????????new?Student("Snoopy",?12),
????????????null
????);
????final?Comparator?nullsLast?=?Comparator.nullsLast(
????????????Comparator.nullsLast(?//?1
????????????????????Comparator.comparing(
????????????????????????????Student::getName,
????????????????????????????Comparator.nullsLast(?//?2
????????????????????????????????????Comparator.naturalOrder()?//?3
????????????????????????????)
????????????????????)
????????????)
????);
????students.sort(nullsLast);
????Assertions.assertEquals(students.get(0),?new?Student("Snoopy",?12));
????Assertions.assertEquals(students.get(1),?new?Student(null,?10));
????Assertions.assertNull(students.get(2));
}
代碼邏輯如下：
代碼 1 是第一層 null-safe 邏輯，用于判斷元素是否為 null； 代碼 2 是第二層 null-safe 邏輯，用于判斷元素的條件字段是否為 null； 代碼 3 是條件 Comparator，這里使用了Comparator.naturalOrder()，是因?yàn)槭褂昧?code style="font-size: 14px;overflow-wrap: break-word;padding: 2px 4px;border-radius: 4px;margin-right: 2px;margin-left: 2px;color: rgb(30, 107, 184);background-color: rgba(27, 31, 35, 0.05);font-family: "Operator Mono", Consolas, Monaco, Menlo, monospace;word-break: break-all;">String排序，也可以寫(xiě)為String::compareTo。如果是復(fù)雜判斷，可以定義一個(gè)更加復(fù)雜的Comparator，組合模式就是這么好用，一層不夠再套一層。
總結(jié)
本文演示了使用 Java8 中使用 Lambda 表達(dá)式實(shí)現(xiàn)各種排序邏輯，新增的語(yǔ)法糖真香。
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