Java函數(shù)式編程(九)：Comparator
實現(xiàn)Comparator接口
Comparator接口的身影在JDK庫中隨處可見，從查找到排序，再到反轉(zhuǎn)操作，等等。Java 8里它變成了一個函數(shù)式接口，這樣的好處就是我們可以使用流式語法來實現(xiàn)比較器了。
我們用幾種不同的方式來實現(xiàn)一下Comparator，看看新式語法的價值所在。你的手指頭會感謝你的，不用實現(xiàn)匿名內(nèi)部類少敲了多少鍵盤啊。
使用Comparator進行排序
下面這個例子將使用不同的比較方法，來將一組人進行排序。我們先來創(chuàng)建一個Person的JavaBean。
public class Person {
private final String name;
private final int age;
public Person(final String theName, final int theAge) {
name = theName;
age = theAge;
}
public String getName() { return name; }
public int getAge() { return age; }
public int ageDifference(final Person other) {
return age - other.age;
}
public String toString() {
return String.format("%s - %d", name, age);
}
}
我們可以通過Person類來實現(xiàn)Comparator接口，不過這樣我們只能使用一種比較方式。我們希望能比較不同的屬性——比如名字，年齡，或者這些的組合。為了可以靈活的進行比較，我們可以使用Comparator，當我們需要進行比較的時候，再去生成相關(guān)的代碼。
我們先來創(chuàng)建一個Person的列表，每個人都有不同的名字和年齡。
final List<Person> people = Arrays.asList(
new Person("John", 20),
new Person("Sara", 21),
new Person("Jane", 21),
new Person("Greg", 35));
我們可以通過人的名字或者年齡來對他們進行升序或者降序的排序。一般的方法就是使用匿名內(nèi)部類來實現(xiàn)Comparator接口。這樣寫的話只有比較相關(guān)的代碼是有意義的，其它的都只是走走形式而已。而使用lambda表達式則可以聚焦到比較的本質(zhì)上來。
我們先按年齡從小到大對他們進行排序。
既然我們已經(jīng)有了一個List對象，我們可以用它的sort()方法來進行排序。不過這個方法也有它的問題。這是一個void方法，也就是說當我們調(diào)用這個方法的時候，這個列表會發(fā)生改動。要保留原始列表的話，我們得先拷貝出一份來，然后再調(diào)用sort()方法。這簡直太費勁了。這個時候我們得求助下Stream類了。
我們可以從List那獲取一個Stream對象，然后調(diào)用它的sorted()方法。它會返回一個排好序的集合，而不是在原來的集合上做修改。使用這個方法的話可以很方便的配置Comparator的參數(shù)。
List<Person> ascendingAge =
people.stream()
.sorted((person1, person2) -> person1.ageDifference(person2))
.collect(toList());
printPeople("Sorted in ascending order by age: ", ascendingAge);
我們先通過stream()方法將列表轉(zhuǎn)化成一個Stream對象。然后調(diào)用它的sorted()方法。這個方法接受一個Comparator參數(shù)。由于Comparator是一個函數(shù)式接口，我們可以傳入一個lambda表達式。最后我們調(diào)用collect方法，讓它把結(jié)果存儲到一個列表里。collect方法是一個歸約器，它能把迭代過程中的對象輸出成某種特定的格式或者類型。toList()方法是Collectors類的一個靜態(tài)方法。
Comparator的抽象方法compareTo()接收兩個參數(shù)，也就是要比較的對象，并返回一個int類型的結(jié)果。為了兼容這個，我們的lambda表達式也接收兩個參數(shù)，兩個Person對象，它們的類型是由編譯器自動推導的。我們返回一個int類型，表明比較的對象是否相等。
因為要按年齡進行排序，所以我們會比較兩個對象的年齡，然后返回比較的結(jié)果。如果他們一樣大，則返回0。否則如果第一個人更年輕的話就返回一個負數(shù)，更年長的話就返回正數(shù)。
sorted()方法會遍歷目標集合的每個元素并調(diào)用指定的Comparator，來確定出元素的排序順序。sorted()方法的執(zhí)行方式有點類似前面說到的reduce()方法。reduce()方法把列表逐步歸約出一個結(jié)果。而sorted()方法則通過比較的結(jié)果來進行排序。
一旦我們排好序后我們想要把結(jié)果打印出來，因此我們調(diào)用了一個printPeople()方法;下面來實現(xiàn)下這個方法。
public static void printPeople(
final String message, final List<Person> people) {
System.out.println(message);
people.forEach(System.out::println);
}
這個方法中，我們先打印了一個消息，然后遍歷列表，打印出里面的每個元素。
我們來調(diào)用下sorted()方法看看，它會將列表中的人按年齡從小到大進行排列。
Sorted in ascending order by age:
John - 20
Sara - 21
Jane - 21
Greg - 35
我們再看一下sorted()方法，來做一個改進。
.sorted((person1, person2) -> person1.ageDifference(person2))
在傳入的這個lambda表達式里，我們只是簡單的路由了下這兩個參數(shù)——第一個參數(shù)作為ageDifference()方法的調(diào)用目標，而第二個作為它的參數(shù)。但是我們可以不這么寫，而是用一個office-space模式——也就是使用方法引用，讓Java編譯器去做路由。
這里用到的參數(shù)路由和前面看到的有點不同。我們之前看到的，要么參數(shù)是作為調(diào)用目標，要么是作為調(diào)用參數(shù)。而現(xiàn)在，我們有兩個參數(shù)，我們希望能分成兩個部分，一個是作為方法調(diào)用的目標，第二個則作為參數(shù)。別擔心，Java編譯器會告訴你，“這個我來搞定”。
我們可以把前面的sorted()方法里面的lambda表達式替換成一個短小精悍的ageDifference方法。
people.stream()
.sorted(Person::ageDifference)
這段代碼非常簡潔，這多虧了Java編譯器提供的方法引用。編譯器接收到兩個person實例的參數(shù)，把第一個用作ageDifference()方法的調(diào)用目標，而第二個作為方法參數(shù)。我們讓編譯器去做這個工作，而不是自己直接去寫代碼。當使用這種方式的時候，我們必須確定第一個參數(shù)就是引用的方法的調(diào)用目標，而剩下那個就是方法的入?yún)ⅰ?/p>
重用Comparator
我們很容易就將列表中的人按年齡從小到大排好序了，當然從大到小進行排序也很容易。我們來試一下。
printPeople("Sorted in descending order by age: ",
people.stream()
.sorted((person1, person2) -> person2.ageDifference(person1))
.collect(toList()));
我們調(diào)用了sorted()方法并傳入一個lambda表達式，它正好能適配成Comparator接口，就像前面的例子那樣。唯一不同的就是這個lambda表達式的實現(xiàn)——我們把要比較的人調(diào)了下順序。結(jié)果應(yīng)該是按他們的年齡由從大到小排列的。我們來看一下。
Sorted in descending order by age:
Greg - 35
Sara - 21
Jane - 21
John - 20
只是改一下比較的邏輯費不了太多勁。但我們沒法把這個版本重構(gòu)成方法引用的，因為參數(shù)的順序不符合方法引用的參數(shù)路由的規(guī)則；第一個參數(shù)并不是用作方法的調(diào)用目標，而是作為方法參數(shù)。有一個方法能解決這個問題，同時它還能減少重復(fù)的工作。我們來看下如何實現(xiàn)。
前面我們已經(jīng)創(chuàng)建了兩個lambda表達式：一個是按年齡從小到大排序，一個是從大到小排序。這么做的話，會出現(xiàn)代碼冗余和重復(fù)，并破壞了DRY原則。如果我們只是想要調(diào)整下排序順序的話，JDK提供了一個reverse方法，它有一個特殊的方法修飾符，default。我們會在77頁中的default方法來討論它，這里我們先用下這個reversed()方法來去除冗余性。
Comparator<Person> compareAscending =
(person1, person2) -> person1.ageDifference(person2);
Comparator<Person> compareDescending = compareAscending.reversed();
我們先創(chuàng)建了一個Comparator，compareAscending，來將人按年齡從小到大進行排序。為了反轉(zhuǎn)比較順序，而不是再寫一次這個代碼，我們只需要調(diào)用一下這個第一個Comparator的reversed()方法就可以獲取第二個Comparator對象。在reversed()方法底層，它創(chuàng)建了一個比較器，來交換了比較的參數(shù)的順序。這說明reversed也是一個高階方法——它創(chuàng)建并返回了一個無副作用的函數(shù)。我們把這個兩個比較器用到代碼里。
printPeople("Sorted in ascending order by age: ",
people.stream()
.sorted(compareAscending)
.collect(toList())
);
printPeople("Sorted in descending order by age: ",
people.stream()
.sorted(compareDescending)
.collect(toList())
);
從代碼中明顯可以看到，Java8的這些新特性極大的減少了代碼的冗余及復(fù)雜度，不過好處遠不止這些，JDK里還有無限可能等著你去探索。
我們已經(jīng)可以按年齡進行排序了，想按名字來排序的話也很簡單。我們來按名字進行字典序排列，同樣的，只需要改下lambda表達式里的邏輯就好了。
printPeople("Sorted in ascending order by name: ",
people.stream()
.sorted((person1, person2) ->
person1.getName().compareTo(person2.getName()))
.collect(toList()));
輸出的結(jié)果里會按名字的字典序進行排列。
Sorted in ascending order by name:
Greg - 35
Jane - 21
John - 20
Sara - 21
現(xiàn)在為止，我們要么就按年齡排序，要么就按名字排序。我們可以讓lambda表達式的邏輯更智能一些。比如我們可以同時按年齡和名字排序。
我們來選出列表中最年輕的人來。我們可以先按年齡從小到大排序然后選中結(jié)果中的第一個。不過其實用不著那樣，Stream有一個min()方法可以實現(xiàn)這個。這個方法同樣也接受一個Comparator，不過返回的是集合中最小的對象。我們來用下它。
people.stream()
.min(Person::ageDifference)
.ifPresent(youngest -> System.out.println("Youngest: " + youngest));
調(diào)用min()方法的時候我們用了ageDifference這個方法引用。min()方法返回的是一個Optinal對象，因為列表可能為空并且里面可能不止一個年紀最小的人。接著我們通過Optinal的ifPrsend()方法獲取到年紀最小的那個人，并打印出他的詳細信息。來看下輸出結(jié)果。
Youngest: John - 20
輸出年紀最大的同樣也很簡單。只要把這個方法引用傳給一個max()方法就好了。
people.stream()
.max(Person::ageDifference)
.ifPresent(eldest -> System.out.println("Eldest: " + eldest));
我們來看下最年長那位的名字和年齡。
Eldest: Greg - 35
有了lambda表達式和方法引用之后，比較器的實現(xiàn)變得更簡潔也更方便了。JDK也給Compararor類引入了不少便利的方法，使得我們可以更流暢的進行比較，下面我們將會看到。
多重比較和流式比較
我們來看下Comparator接口提供了哪些方便的新方法，并用它們來進行多個屬性的比較。
我們還是繼續(xù)使用上節(jié)中的那個例子。按名字排序的話，我們上面是這么寫的：
people.stream()
.sorted((person1, person2) ->
person1.getName().compareTo(person2.getName()));
和上個世紀的內(nèi)部類的寫法比起來，這種寫法簡直太簡潔了。不過如果用了Comparator類里面的一些函數(shù)能讓它變得更簡單，使用這些函數(shù)能夠讓我們更流暢的表述自己的目的。比如說，要按名字排序的話，我們可以這么寫：
final Function<Person, String> byName = person -> person.getName();
people.stream()
.sorted(comparing(byName));
這段代碼中我們導入了Comparator類的靜態(tài)方法comparing()。comparing()方法使用傳入的lambda表達式來生成一個Comparator對象。也就是說，它也是一個高階函數(shù)，接受一個函數(shù)入?yún)⒉⒎祷亓硪粋€函數(shù)。除了能讓語法變得更簡潔外，這樣的代碼讀起來也能更好的表述我們想要解決的實際問題。
有了它，進行多重比較的時候也能變得更加流暢。比如，下面這段按名字和年齡比較的代碼就能說明一切：
final Function<Person, Integer> byAge = person -> person.getAge();
final Function<Person, String> byTheirName = person -> person.getName();
printPeople("Sorted in ascending order by age and name: ",
people.stream()
.sorted(comparing(byAge).thenComparing(byTheirName))
.collect(toList()));
我們先是創(chuàng)建了兩個lambda表達式，一個返回指定人的年齡，一個返回的是他的名字。在調(diào)用sorted()方法的時候我們把這兩個表達式組合 到了一起，這樣就能進行多個屬性的比較了。comparing()方法創(chuàng)建并返回了一個按年齡比較的Comparator ,我們再調(diào)用這個返回的Comparator上面的thenComparing()方法來創(chuàng)建一個組合的比較器，它會對年齡和名字兩項進行比較。下面的輸出是先按年齡再按名字進行排序后的結(jié)果。
Sorted in ascending order by age and name:
John - 20
Jane - 21
Sara - 21
Greg - 35
可以看到，使用lambda表達式和JDK提供的新的工具類，可以很容易的將Comparator的實現(xiàn)進行組合。下面我們來介紹下Collectors。
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