java集合的排序之Collections.sort() Arrays.sort()实例讲解及分析

1.Comparable接口

这个接口顾名思义就是用于排序的，如果要对某些对象进行排序，那么该对象所在的类必须实现

Comparabld接口。Comparable接口只有一个方法CompareTo()，这个方法可以看做是指定的排序规则。

内置类已经实现了CompareTo方法，例如long

小于返回-1，等于返回0，大于返回1.

这里只举一个例子，例如int，double，Date等可以排序的内置类都已经实现了CompareTo方法，即指定了排序规则。

2.Collections.sort()和Arrays.sort()方法。

Colections是对集合进行操作的工具类，Collection.sort是对集合排序的方法。

Collections.sort()的底层实质是是调用Arrays.sort();

我们来看下Collections.sort()的源码：

首先传递进去的集合必须是Comparable接口及其子类，而且后续会用到Comparable接口中的CompareTo方法。所以进行排序的类必须实现Comparable，

可以看出如果没有实现Comparable接口，参数传递会出现错误。

我们点进list.sort()方法，就会看到下面代码：

我们可以看到，它是先将集合转换成数组，然后调用Arrays.sort()方法。

排序排完后又将数组中元素逐个放入集合。

我们接下点进Arrays.sort()方法的源码：

参数有两个，有一个之前转换成数组的集合a，c是一种排序规则，后面会讲到。没有指定话，会自动设置为null。

然后判断是否有排序规则，有就调用使用排序规则的排序方法。这里看出当设置了排序规则c时，会进入使用排序规则的比较方法进行比较，

此时compareTo（）是不起作用的，起作用的是排序规则c中实现的compare（）方法。

接着进去sort().

我们可以看到这里有两个排序算法，使用LegacyMergeSort.userRequested控制，第一个是归并排序，也就是LegacyMergeSort.userRequested为true时进入的语句,

注意默认状态下LegcyMergeSort是false，所以默认进去的是ComparableTimSort.sort()。这时一种优化的排序算法，有兴趣可以去查询下，当然这种算法比较复杂，

不便于理解。legactMergeSort()便于理解些，我们就先分析这个排序算法。

默认是进入ComparableTimSort（），要想进入legacyMergeSort()我们就需要设置下LegacyMergeSort.userRequested的值。

这时我们可以自己设置LegacyMergeSort.userRequested的值，这句话是加在main中Sort调用之前的。

System.setProperty("java.util.Arrays.useLegacyMergeSort", "true");

设置为true后我们进入的就是legcyMergeSort（）；

/*
注意：
这里只是对排序算法的一种优化，排序时的规则是不变的的。
（例如我现在要进行升序排序，可以用很多算法，但是最后的结果一定是升序的。）
这里我们主要看CompareTo（）方法返回值（1，0，-1）在排序中起到的作用，不关心具体算法的优化，有兴趣的可以自行查阅相关算法。
*/

那么我们这时就会进入gacyMergeSort();

我们点击该方法，看它的代码：

首先将存放集合数组的数组克隆，然后将克隆后的数组作为参数传递进aux，这里c为null进入第一个mergeSort（）；

进入mergeSort（）我们可以看到：

我们先看传递进去的参数，srt，dest都是存放数据的数组，str是克隆的数组，dest是原数组，low=0，high=数组长度，off = 0；

首先定义了一个legth = high - low，得到的其实也是数组长度，

一开始进行一个判断，长度小于INSERTIONSORT_THRESHOLD（常量7）就采用更适合长度小于7的数组的插入排序算法，

我们可以看到代码中排序的依据是CompareTo（）的返回值，如果返回值大于0则交换位置，反之则不交换。

如果不小于则采用适合数组长度大于7的其他排序方法。

后面还有更适合数组长度大于7的算法，这里没有贴出这部分代码，有兴趣可自己去了解下。

(这里只是对排序算法执行次数的一种优化，排序时的规则是不变的的。我们这里主要看CompareTo方法起到作用，不关心排序算法的优化。)

这里我们举一个简单的例子，假设现在我在链表里面存放了三个long型数据312；

我们从调用Collections.Sort()方法开始分析源码执行的过程，理解CompareTo方法的作用。

 进入mergeSort()方法后，我们先来看下传递进来的参数：

dest[] = {3,1,2}, low = 0, high = 3(数组长度);

接下来分析代码执行过程：

首先i=0,然后j = 0，不满足条件直接跳出，然后i++

此时i = 1,j=1,此时将元素转换为Comparable接口调用CompareTo方法根据之前看的long里面的Compare方法(Comparable)dest[0].compareTo(dest[1]) = 1.

如果没有实现Comparable接口，这里转型也会出现错误。

//调用ComparTo（）返回值不清楚的，回到前面去看long里面CompareTo方法

交换dest[0],dest[1]位置，此时数组顺序：132.，然后j--，不满足循环条件直接跳出，执行i++。

此时i=2，j=2,(Comparable)dest[1].compareTo(dest[2]) = 1，交换dest[1],dest[2],此时数组顺序：123.执行i++；

i=3,不满足循环条件，退出执行retun，结束排序，最终数组顺序：123；

大家可以自己结合CompareTo方法的返回值分析分析排序过程。

了解了CompareTo在排序中起到的作用后，平常我们在实现Comparable接口，

实现其中的CompareTo方法时我们就可以明确CompareTo的返回值。

例如，a<b return 1.再结合CompareTo方法为1则交换位置，此时就是降序排列，

如果是a>b return 1,就变成升序。分析源码后我们可以自己分析排序到是升序还是降序。

我们也可以这样理解，如果返回1就代表交换这两个元素位置。

//一般情况下大于返回1，等于返回0，小于返回-1，更符合我们的思维习惯，这时排序是升序

建议一般情况下这样写，此时是升序，如果是要求降序排列，改变返回值，将a>b return -1就是降序了。

再次声明，要使用排序方法，必须实现Comparable接口。

我们来举一个具体的例子。例如新闻，我们首先要看时间降序（即最近发生的新闻出现在最前面），

其次按点击量降序（即点击量多的出现在前面）。

那么我们结合CompareTo方法在排序时的作用来考虑时间和点击量比较的返回值。

首先，最近发生的新闻排在前面，如果A新闻时间在B新闻时间后面（也就是A新闻发生的时间离我们最近），

越在后面的时间的数值越大，Date本质上也是一个long型数。那么最近发生的排在前面应该降序。也就是if(a时间> b时间)return -1;

对Date这一块理解有问题的，可参考https://www.cnblogs.com/huang-changfan/p/9495067.html

如果时间相同，我们再来考虑点击量，点击量大的排在前面。

那么这也是一个降序，if(点击量a > 点击量b) return -1；

这里也可以用之前如果返回1，就代表交换位置，-1就不交换位置这样来理解，理解的方式有很多种，

但归根结底都是对源码执行过程的分析，把握这一点就可以以不变应万变。

接下来我们来看具体的代码。

NewS类代码

运行代码

运行结果：
//排序前新闻
[标题：国庆高峰堵车，各景点爆满！时间2018-10-07 09-23-53点击量1000
, 标题：国庆仍有大部分家里蹲！时间2018-10-07 08-23-54点击量100
, 标题：惊呆，游客竟在做这种事！！！时间2018-10-07 09-23-54点击量10000
]

//排序后新闻
[标题：惊呆，游客竟在做这种事！！！时间2018-10-07 09-23-54点击量10000
, 标题：国庆高峰堵车，各景点爆满！时间2018-10-07 09-23-53点击量1000
, 标题：国庆仍有大部分家里蹲！时间2018-10-07 08-23-54点击量100
]

我们可以看到，首先按时间（距离我们最近发生的新闻排在最前面）进行排序，时间相同按点击量排序。

我们可以看出mergeSort中使用Compareto方法只是判断是否大于0，

当我们的CompareTo()返回的是0或-1时，for（）语句中判断都是false,那么我们能否在返回时不要-1，只返回0,1呢？

在当前方法（LeacySort()中的mergeSort()）显然是可以的,因为0 > 0,-1>0的结果是相同的。

你要确定你进去的是LeacySort()中的mergeSort()，最好设置如下语句：

System.setProperty("java.util.Arrays.useLegacyMergeSort", "true");

如果没有设置的话LegcyMergeSort.userRequested默认为false，进去的就是另外一种排序算法，在另外一种算法中这样设置是不行的。

当默认为false时，我们进入另外一个算法看下：（这个算法只是简单点的过一遍，不分析具体步骤）

 为false时进去的是ComparebleTimSort.sort();我们进入这个算法看下:

首先一个断言，一般情况下都没有问题，

然后nRemaing = hi - lo，hi是数组长度，lo是0.

MIN_MERGE是32。

接着就是根据数组a计算initRunLen的值，

我们先进入countRunAndMakeAscending();

但我们将-1也设置为0时，else后面的语句判断的是返回值>=0。-1和0去判断得到的结果是不同的。

这里会造成这个值有问题，而这个值需要传递到排序算法中，就会导致排序出现问题。News中的CompareTo方法的

返回值只有0，1的话这里的runHi - lo是3，如果是按照正常的1,0，-1来的话runHi - lo是2。这个可以结合源码自己分析一下。

这个执行完之后就要将得到的值，传入我们的排序算法中开始排序了。（上述分析都是基于之前代码中创建的三个新闻对象来分析的）

返回runHi-lo后，我们回到上一级

我们将值传入binarSort()中，然后点击binarySort：

这个具体过程就不一一分析了，有兴趣的可以分析下这些算法。

start就是之前的返回值（runHi - lo），如有只有1,0返回的是3，如果是正常的-1,0,1返回的是2.

我们来看第一个for语句，如果start是3就直接跳出循环(hi是数组长度，这里为3)不进行排序，原有数据不会发生变化。

如果是2，进行排序，最后输出是按照规则排序好的数据。

大家可以试下修改上面代码中Nwes的compareTo()方法的返回值和运行代码中设置true，false的部分：

（1）将 return -1改成return 0，LegacyMergeSort.userRequested为false时，输出未正常排序结果。

                                                    LegacyMergeSort.userRequested为true时，输出正常排序结果。

结合上述内容理解下整个的过程。

无论是哪种排序方法，严格按照（1，0，-1）返回，都可以输出对应逻辑排序结果。

结合例子、源码与上述内容分析分析，就可以清楚的知道排序执行的流程以及compareTo()返回值的作用。

3.Comparator接口

Comparator和Comparable类似，底层实现是一样的，理解了Comparable中CompareTo()方法的作用后

理解Comparator就很简单了。

我们之前说的实现Comparable接口的CompareTo方法是写在需要进行排序的类里面的，可以说这种方法就从属于这个类。

但Comparator就不一样了，它只是制定了一种排序规则，不需要从属于谁，谁需要用这个规则拿来用就可以了。

具体的操作是，新建一个规则类，例如我要按照新闻点击量排序，那么我可以把这个类命名为NwesClickSort

这个类需要实现Comparator接口，并且实现里面的ompare（）方法。 

我们来看下Comparator接口中compare方法：

这个作用和compareTo()方法的作用一样，也是比较两个值（o1,o2），然后返回1,0，-1.

使用compare排序时，就是调用这个方法来进行排序。

使用时，我们需要为NewsClickSort这个类实例化一个对象，这个对象代表一种排序规则。

然后将集合和对象（排序规则）传递到Collections.sort()中。

我们先来看个例子：//这里面我们指定了一种排序规则，按照点击量来排序，Nwes类还是之前的代码，没有任何修改。

运行结果：
//排序前结果
[标题：国庆高峰堵车，各景点爆满！时间2018-10-10 08-40-50点击量1000
, 标题：国庆仍有大部分家里蹲！时间2018-10-10 07-40-50点击量100
, 标题：惊呆，游客竟在做这种事！！！时间2018-10-10 08-40-50点击量10000
]
//排序后结果
[标题：惊呆，游客竟在做这种事！！！时间2018-10-10 08-40-50点击量10000
, 标题：国庆高峰堵车，各景点爆满！时间2018-10-10 08-40-50点击量1000
, 标题：国庆仍有大部分家里蹲！时间2018-10-10 07-40-50点击量100
]

排序规则中只指定了点击量，所以排序后的结果是按点击量来排序的。

我们可以看到上面代码也设置了 

System.setProperty("java.util.Arrays.useLegacyMergeSort", "true");//

 我们就来分析下使用comparator接口中的compare方法的执行过程。

第一步当然是点进main中的

Collections.sort

注意那个c，就是实例化的比较规则。

我们继续点击sort（）：

我们会发现和之前看Comparable接口排序的执行过程是一样的。

只是这时候c是实例化的排序规则，不是null了。

继续点击sort（）

这时c不等于null，所以进入后面的if(LegcyMergeSort.userRequested)进行判断

前面说了默认LegayMergeSort.userRequested是false，这里我们设置了为true，

所以我们点进legacyMergeSort():

c不等于null，我们点进第二个分支：

我们会发现和之前sort排序过程及CompareTo()的实现思路是一样的，只是一个调用的是compareTo方法，

一个调用的是c.compare()方法。

LegayMergeSort.userRequested为false时，也和之前分析的sort排序过程及compareTo()的实现思路是一样的，区别只是一个调用

的是compareTo()方法，一个调用的是c.compare()方法。

LegayMergeSort.userRequested为false时的后续执行过程有兴趣可以去看下，会发现和前面讲的一样。

到这里整个比较过程就很清楚了。