詳解Java8如何使用Lambda表達式進行比較

更新時間：2022年01月26日 09:36:47 作者：老K的Java博客

Lambda表達式，也可稱為閉包，是java8的新特性，作用是取代大部分內(nèi)部類，優(yōu)化java代碼結(jié)構(gòu)，讓代碼變得更加簡潔緊湊。本文將利用Lambda表達式進行排序比較，需要的可以參考一下

支持Lambda的基本排序
無類型定義的基本排序
使用引用靜態(tài)方法進行排序
Sort Extracted Comparators
反向排序
使用多個條件進行排序
使用多個條件排序-組合
使用Stream.sorted()對列表進行排序
使用Stream.sorted()對列表進行反向排序
Null值
結(jié)論

在Java 8之前，對集合進行排序需要為排序中使用的比較器 Comparator 創(chuàng)建一個匿名內(nèi)部類：

new Comparator<Human>() {
    @Override
    public int compare(Human h1, Human h2) {
        return h1.getName().compareTo(h2.getName());
    }
}

這僅用于對 Human 實體列表進行排序：

@Test
public void givenPreLambda_whenSortingEntitiesByName_thenCorrectlySorted() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Jack", 12)
    );
    
    Collections.sort(humans, new Comparator<Human>() {
        @Override
        public int compare(Human h1, Human h2) {
            return h1.getName().compareTo(h2.getName());
        }
    });
    Assert.assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}

支持Lambda的基本排序

隨著Lambdas的引入，我們現(xiàn)在可以繞過匿名內(nèi)部類，通過簡單的函數(shù)語義實現(xiàn)相同的結(jié)果：

(final Human h1, final Human h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName());

類似地，我們現(xiàn)在可以像以前一樣測試行為：

@Test
public void whenSortingEntitiesByName_thenCorrectlySorted() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Jack", 12)
    );
    
    humans.sort(
      (Human h1, Human h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName()));
 
    assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}

注意，我們還使用添加到java中的新排序API。 java.util.List 使用Java8而不是舊集合列出 Collections.sort 。

無類型定義的基本排序

我們可以通過不指定類型定義來進一步簡化表達式；編譯器能夠自行推斷出以下各項：

(h1, h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName())

同樣，測試仍然非常相似：

@Test
public void 
  givenLambdaShortForm_whenSortingEntitiesByName_thenCorrectlySorted() {
    
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Jack", 12)
    );
    
    humans.sort((h1, h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName()));
 
    assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}

使用引用靜態(tài)方法進行排序

接下來，我們將使用Lambda表達式和對靜態(tài)方法的引用來執(zhí)行排序。

首先，我們將使用與 Comparator<Human> 對象中的 compare 方法完全相同的簽名來定義 CompareBynametEnable 方法：

public static int compareByNameThenAge(Human lhs, Human rhs) {
    if (lhs.name.equals(rhs.name)) {
        return Integer.compare(lhs.age, rhs.age);
    } else {
        return lhs.name.compareTo(rhs.name);
    }
}

然后我們要調(diào)用 humans.sort 使用此引用的排序方法：

humans.sort(Human::compareByNameThenAge);

最終結(jié)果是使用靜態(tài)方法作為比較器對集合進行工作排序：

@Test
public void 
  givenMethodDefinition_whenSortingEntitiesByNameThenAge_thenCorrectlySorted() {
    
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Jack", 12)
    );
    
    humans.sort(Human::compareByNameThenAge);
    Assert.assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}

Sort Extracted Comparators

通過使用實例方法引用和比較器，我們甚至可以避免定義比較邏輯本身。比較方法，該方法基于該函數(shù)提取并創(chuàng)建可比較的。

我們將使用 getName（） 來構(gòu)建Lambda表達式并按名稱對列表進行排序：

@Test
public void 
  givenInstanceMethod_whenSortingEntitiesByName_thenCorrectlySorted() {
    
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Jack", 12)
    );
    
    Collections.sort(
      humans, Comparator.comparing(Human::getName));
    assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}

反向排序

JDK 8還引入了一種輔助方法來反轉(zhuǎn)比較器。我們可以很快利用這一點來逆轉(zhuǎn)我們的排序：

@Test
public void whenSortingEntitiesByNameReversed_thenCorrectlySorted() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Jack", 12)
    );
    
    Comparator<Human> comparator
      = (h1, h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName());
    
    humans.sort(comparator.reversed());
 
    Assert.assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Sarah", 10)));
}

使用多個條件進行排序

比較lambda表達式不必如此簡單。我們還可以編寫更復雜的表達式，例如，先按名稱，然后按年齡對實體進行排序：

@Test
public void whenSortingEntitiesByNameThenAge_thenCorrectlySorted() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 12), 
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Zack", 12)
    );
    
    humans.sort((lhs, rhs) -> {
        if (lhs.getName().equals(rhs.getName())) {
            return Integer.compare(lhs.getAge(), rhs.getAge());
        } else {
            return lhs.getName().compareTo(rhs.getName());
        }
    });
    Assert.assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Sarah", 10)));
}

使用多個條件排序-組合

同樣的比較邏輯，首先按名稱排序，然后按年齡排序，也可以通過新的composition支持來實現(xiàn)。

從JDK 8開始，我們現(xiàn)在可以將多個比較器鏈接在一起，以構(gòu)建更復雜的比較邏輯：

@Test
public void 
  givenComposition_whenSortingEntitiesByNameThenAge_thenCorrectlySorted() {
    
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 12), 
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Zack", 12)
    );

    humans.sort(
      Comparator.comparing(Human::getName).thenComparing(Human::getAge)
    );
    
    Assert.assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Sarah", 10)));
}

使用Stream.sorted()對列表進行排序

我們還可以使用Java 8的Stream sorted（）API對集合進行排序。

我們可以使用自然排序以及比較器提供的排序?qū)α鬟M行排序。為此，我們有兩個sorted（）API的重載變體：

sorted()–使用自然排序?qū)α鞯脑剡M行排序；元素類必須實現(xiàn)可比較的接口。
sorted(Comparator<? super T> comparator)–基于Comparator實例對元素進行排序

讓我們看一個如何將sorted（）方法用于自然排序的示例：

@Test
public final void 
  givenStreamNaturalOrdering_whenSortingEntitiesByName_thenCorrectlySorted() {
    List<String> letters = Lists.newArrayList("B", "A", "C");
	
    List<String> sortedLetters = letters.stream().sorted().collect(Collectors.toList());
    assertThat(sortedLetters.get(0), equalTo("A"));
}

現(xiàn)在，讓我們看看如何在 sorted() API中使用自定義比較器：

@Test
public final void 
  givenStreamCustomOrdering_whenSortingEntitiesByName_thenCorrectlySorted() {	
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(new Human("Sarah", 10), new Human("Jack", 12));
    Comparator<Human> nameComparator = (h1, h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName());
	
    List<Human> sortedHumans = 
      humans.stream().sorted(nameComparator).collect(Collectors.toList());
    assertThat(sortedHumans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}

如果使用比較器，我們可以進一步簡化上述示例。 Comparator.comparing() 方法：

@Test
public final void 
  givenStreamComparatorOrdering_whenSortingEntitiesByName_thenCorrectlySorted() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(new Human("Sarah", 10), new Human("Jack", 12));
 
    List<Human> sortedHumans = humans.stream()
      .sorted(Comparator.comparing(Human::getName))
      .collect(Collectors.toList());
      
    assertThat(sortedHumans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}

使用Stream.sorted()對列表進行反向排序

我們也可以使用 Stream.sorted() 對集合進行反向排序。

首先，讓我們看一個如何將sorted（）方法與Comparator相結(jié)合的示例。reverseOrder（）按與自然順序相反的順序?qū)α斜砼判颍?/p>

@Test
public final void 
  givenStreamNaturalOrdering_whenSortingEntitiesByNameReversed_thenCorrectlySorted() {
    List<String> letters = Lists.newArrayList("B", "A", "C");

    List<String> reverseSortedLetters = letters.stream()
      .sorted(Comparator.reverseOrder())
      .collect(Collectors.toList());
      
    assertThat(reverseSortedLetters.get(0), equalTo("C"));
}

現(xiàn)在讓我們看看如何使用sorted（）方法和自定義比較器：

@Test
public final void 
  givenStreamCustomOrdering_whenSortingEntitiesByNameReversed_thenCorrectlySorted() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(new Human("Sarah", 10), new Human("Jack", 12));
    Comparator<Human> reverseNameComparator = 
      (h1, h2) -> h2.getName().compareTo(h1.getName());

    List<Human> reverseSortedHumans = humans.stream().sorted(reverseNameComparator)
      .collect(Collectors.toList());
    assertThat(reverseSortedHumans.get(0), equalTo(new Human("Sarah", 10)));
}

請注意，compareTo的調(diào)用是翻轉(zhuǎn)的，它負責反轉(zhuǎn)。

最后，讓我們使用比較器簡化上述示例。Comparator.comparing() 方法：

@Test
public final void 
  givenStreamComparatorOrdering_whenSortingEntitiesByNameReversed_thenCorrectlySorted() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(new Human("Sarah", 10), new Human("Jack", 12));

    List<Human> reverseSortedHumans = humans.stream()
      .sorted(Comparator.comparing(Human::getName, Comparator.reverseOrder()))
      .collect(Collectors.toList());
    
    assertThat(reverseSortedHumans.get(0), equalTo(new Human("Sarah", 10)));
}

Null值

到目前為止，我們實現(xiàn)的比較器不能對包含空值的集合進行排序。也就是說，如果集合至少包含一個null元素，則sort方法會引發(fā) NullPointerException ：

@Test(expected = NullPointerException.class)
public void givenANullElement_whenSortingEntitiesByName_thenThrowsNPE() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(null, new Human("Jack", 12));

    humans.sort((h1, h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName()));
}

最簡單的解決方案是在比較器實現(xiàn)中手動處理空值：

@Test
public void givenANullElement_whenSortingEntitiesByNameManually_thenMovesTheNullToLast() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(null, new Human("Jack", 12), null);

    humans.sort((h1, h2) -> {
        if (h1 == null) {
            return h2 == null ? 0 : 1;
        }
        else if (h2 == null) {
            return -1;
        }
        return h1.getName().compareTo(h2.getName());
    });

    Assert.assertNotNull(humans.get(0));
    Assert.assertNull(humans.get(1));
    Assert.assertNull(humans.get(2));
}

在這里，我們將所有空元素推向集合的末尾。為此，比較器將null視為大于非null值。如果兩者都為空，則認為它們相等。

此外，我們可以將任何非空安全的比較器 Comparator.nullsLast() 方法，并獲得相同的結(jié)果：

@Test
public void givenANullElement_whenSortingEntitiesByName_thenMovesTheNullToLast() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(null, new Human("Jack", 12), null);

    humans.sort(Comparator.nullsLast(Comparator.comparing(Human::getName)));

    Assert.assertNotNull(humans.get(0));
    Assert.assertNull(humans.get(1));
    Assert.assertNull(humans.get(2));
}

同樣，我們可以使用 Comparator.nullsFirst() 將null元素移到集合的開頭：

@Test
public void givenANullElement_whenSortingEntitiesByName_thenMovesTheNullToStart() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(null, new Human("Jack", 12), null);

    humans.sort(Comparator.nullsFirst(Comparator.comparing(Human::getName)));

    Assert.assertNull(humans.get(0));
    Assert.assertNull(humans.get(1));
    Assert.assertNotNull(humans.get(2));
}

強烈建議使用 nullsFirst（） 或 nullsLast（） 修飾符，因為它們更靈活、可讀性更強。