Comparable接口作用

article/2025/9/5 0:48:21

今天在开发中无意看到Integer包装类内部实现了Comparable接口，因此探查一下该接口作用：

查看API解释：

此接口强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序，类的 compareTo 方法被称为它的自然比较方法。

一、为什么需要实现这个接口呢？

首先看一下数据的例子：

String[] strArr = {"A","B","C","E","D"};
Arrays.sort(strArr);
for (String string : strArr) {System.out.print(string+";");
}

输出结果：

A;B;C;D;E;

从中我们可以看出sort方法对数据中的String字符串按照一定规则进行了排序，那为什么会排序呢？

查看String类我们可以看到：

public final class String
implements Serializable, Comparable, CharSequence｛...｝

它也实现了Comparable接口。里面实现了compareTo方法，所以按照某种规则能够进行排序。

如果数组中的对象不是String而是自定义的类型呢？

public class ComparableDemo{public static void main(String[] args) {Object[] objArray = {new Person(20,"jack"),new Person(17,"tom"),new Person(27,"aj")};for (Object object : objArray) {System.out.print(object.toString());}Arrays.sort(objArray);for (Object object : objArray) {System.out.print(object.toString());}}
}

public class Person {private Integer age;private String name;public Person(int age,String name) {this.age = age;this.name = name;}@Overridepublic String toString() {return "Person [age=" + age + ", name=" + name + "]";}}

结果为：

Person [age=20, name=jack]Person [age=17, name=tom]Person [age=27, name=aj]
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: interfacedemo.Person cannot be cast to java.lang.Comparableat java.util.ComparableTimSort.countRunAndMakeAscending(Unknown Source)at java.util.ComparableTimSort.sort(Unknown Source)at java.util.ComparableTimSort.sort(Unknown Source)at java.util.Arrays.sort(Unknown Source)at interfacedemo.ComparableDemo.main(ComparableDemo.java:18)

可以看到不进行排序打印是正常的，但是排序时报错了。因为系统无法知道使用什么规则进行排序。

我们存入字符串排序成功是因为String类已经实现Comparable接口，因此想要实现自定义对象比较同样需要实现该接口，其中的比较方法规则由我们自己设定。

二、接口简介

实现此接口的对象列表（和数组）可以通过 Collections.sort（和 Arrays.sort）进行自动排序。实现此接口的对象可以用作有序映射中的键或有序集合中的元素，无需指定比较器。

对于类 C 的每一个 e1 和 e2 来说，当且仅当 e1.compareTo(e2) == 0 与 e1.equals(e2) 具有相同的 boolean 值时，类 C 的自然排序才叫做与 equals 一致。注意，null 不是任何类的实例，即使 e.equals(null) 返回 false，e.compareTo(null) 也将抛出 NullPointerException。

建议（虽然不是必需的）最好使自然排序与 equals 一致。这是因为在使用自然排序与 equals 不一致的元素（或键）时，没有显式比较器的有序集合（和有序映射表）行为表现“怪异”。尤其是，这样的有序集合（或有序映射表）违背了根据 equals 方法定义的集合（或映射表）的常规协定。

例如，如果将两个键 a 和 b 添加到没有使用显式比较器的有序集合中，使 (!a.equals(b) && a.compareTo(b) == 0)，那么第二个 add 操作将返回 false（有序集合的大小没有增加），因为从有序集合的角度来看，a 和 b 是相等的。

实际上，所有实现 Comparable 的 Java 核心类都具有与 equals 一致的自然排序。java.math.BigDecimal 是个例外，它的自然排序将值相等但精确度不同的 BigDecimal 对象（比如 4.0 和 4.00）视为相等。

从数学上讲，定义给定类 C 上自然排序的关系式 如下：

      {(x, y)|x.compareTo(y) <= 0}。

整体排序的商是：

      {(x, y)|x.compareTo(y) == 0}。

它直接遵循 compareTo 的协定，商是 C 的 等价关系，自然排序是 C 的 整体排序。当说到类的自然排序 与 equals 一致 时，是指自然排序的商是由类的 equals(Object) 方法定义的等价关系。

    {(x, y)|x.equals(y)}。

此接口是 Java Collections Framework 的成员。

三、实现该接口

上面的例子进行修改，这里通过比较对象中的age属性进行排序

public class Person implements Comparable{private Integer age;private String name;public Person(int age,String name) {this.age = age;this.name = name;}@Overridepublic String toString() {return "Person [age=" + age + ", name=" + name + "]";}//进行方法重写@Overridepublic int compareTo(Object o) {Person p = (Person)o;return this.age - p.age;}}

结果打印：

Person [age=20, name=jack]Person [age=17, name=tom]Person [age=27, name=aj]
Person [age=17, name=tom]Person [age=20, name=jack]Person [age=27, name=aj]

最后附上该方法API描述：

compareTo

int compareTo(T o)

比较此对象与指定对象的顺序。如果该对象小于、等于或大于指定对象，则分别返回负整数、零或正整数。

实现类必须确保对于所有的 x 和 y 都存在 sgn(x.compareTo(y)) == -sgn(y.compareTo(x)) 的关系。（这意味着如果 y.compareTo(x) 抛出一个异常，则 x.compareTo(y) 也要抛出一个异常。）

实现类还必须确保关系是可传递的：(x.compareTo(y)>0 && y.compareTo(z)>0) 意味着 x.compareTo(z)>0。

最后，实现者必须确保 x.compareTo(y)==0 意味着对于所有的 z，都存在 sgn(x.compareTo(z)) == sgn(y.compareTo(z))。强烈推荐 (x.compareTo(y)==0) == (x.equals(y)) 这种做法，但并不是严格要求这样做。一般来说，任何实现 Comparable 接口和违背此条件的类都应该清楚地指出这一事实。推荐如此阐述：“注意：此类具有与 equals 不一致的自然排序。”

在前面的描述中，符号 sgn(expression) 指定 signum 数学函数，该函数根据 expression 的值是负数、零还是正数，分别返回 -1、0 或 1 中的一个值。

参数：

o - 要比较的对象。

返回：

负整数、零或正整数，根据此对象是小于、等于还是大于指定对象。

抛出：

ClassCastException - 如果指定对象的类型不允许它与此对象进行比较。