Effective.Java 读书笔记（12）关于Comparable接口

12. Consider implementing Comparable

大意为 考虑实现Comparable接口

对于Comparable接口来说，其主要方法应该是compareTo方法，可是这个方法并没有在Object里面声明，而是Comparable接口中唯一的方法，这个方法所能够产生的作用并不局限于简单的比较，还可以是有顺序的比较

换句话说，实现Comparable接口的类，都具有一种内在的排序关系（natural ordering），而且对该类的数组进行排序也是比较简单的，例如：

Arrays.sort(a);

对于储存在集合里面的实现了Comparable接口的对象进行搜索，计算极值之类的操作都十分简单，下面举个例子，实现了从命令行读取参数，并且自动排序并打印

public class ComparableTest {
    public static void main(String[] args){
        Set s=new TreeSet();
        Collections.addAll(s,args);
        System.out.println(s);
    }
}

我们在IntelliJ里面设定命令行参数，设定方法如下

主面板-> Run -> Edit Configurations

setThePara

如上图所示，我们把参数设成 “apple cat interest home bed”这5个字符串
得到的结果为

result

我们可以在参数后面继续加一个apple，你会发现结果还是一样的，这说明此内在排序关系还能够剔除重复的元素

可以看出来，这个接口的功能还是十分强大的，Java中的一些值依赖的类都实现了这个接口，所以当你想要实现排序，不管是字母顺序排序还是数值排序，都应该考虑实现这个接口

Comparable接口中的compareTo方法其实与我们之前所介绍的equals类似，按照两个对象的比较大小返回相应的结果，分别是0，正整数，负整数，如果无法比较的话就抛出一个ClassCastException

在这里我们引入一个数学函数signum也就是sgn符号函数，该函数根据自变量的符号分别返回-1，0，+1

接下来，利用这个数学函数，我们介绍一下实现Comparable接口的一些约定

• 所有的x，y需满足，sgn(x.compareTo(y)) == -sgn(y.compareTo(x))
• 传递性：x.compareTo(y) > 0 并且 y.compareTo(z) > 0,则有 x.compareTo(z) >0
• 对于任意z，当x.compareTo(y)==0时，均有sgn(x.compareTo(z))==sgn(y.compareTo(z))
• 强烈建议，x.compareTo(y)==0等价于x.equals(y) ,虽然这个不是必要的，但是如果违反这一条件，应该做出适当说明

以上是我们必需遵守的规范，如果违反了这些规范，那么就会破坏了一些依赖于比较关系的类，比如说一些有序的集合类，TreeSet，TreeMap，或者是一些工具类，比如Collection和Arrays，它们的内部都有搜索和排序算法

再此需要提及的是，实现了Comparble接口的类，如果你想要为它添加一些值依赖的域，那么首要的选项必然不是去直接添加成员域来进行扩展，比较好的方法应该是重新写一个类，在这个新的类里面有着扩展前的类的实例，并且包含一个“View”来返回这个实例

对着上面的约定中的最后一项，并不是真正的规则，而是同equals返回的结果一致，保持一种一致的顺序关系，当然了，一个类违反了这个小规则，也可以继续正常工作，不过当一个有序的集合的元素违反了这个规则，那么这个集合可能就不能遵守一些集合，比如Collection，Set，Map等的通用的接口约定，这是因为这些通用的接口约定是利用equals定义的

在这里举一个例子，BigDecimal的这个类，它的compareTo方法和equals方法并不一致，如果你用HashMap创建一个集合，并且添加new BigDecimal(1.0)和new BigDecimal(1.00)这两个实例，这个集合将包含两个元素，用TreeMap来实现的话就只有一个元素存在，这是因为前者是利用equals，后者是利用compareTo,我们实际来测试一下

public class ComparableTest {
    public static void main(String[] args){
        TreeSet set1= new TreeSet<>();
        HashSet set2=new HashSet<>();
        set1.add(new BigDecimal(1.0));
        set1.add(new BigDecimal(1.00));
        set2.add(new BigDecimal(1.0));
        set2.add(new BigDecimal(1.00));
        System.out.println("Set1's size is "+set1.size());
        System.out.println("Set2's size is "+set2.size());
        System.out.println(new BigDecimal(1.00).compareTo(new BigDecimal(1.0)));
        System.out.println(new BigDecimal(1.00).equals(new BigDecimal(1.0)));
    }
}

结果如下图所示：

result

可以看出，书中所提的bug在1.8已经被修复了，但是BigDecimal的两个方法不一致的问题还是存在

编写compareTo方法和equals方法差不多，但是有几个重要的区别，Comparable接口是参数化的，并且comparable方法是静态的类型，那么我们就不用对参数进行类型转换，如果参数类型不合适的话，甚至无法通过编译

注意到compareTo方法其实是顺序的比较，比较对象的引用域的时候我们可以递归地使用compareTo方法来解决，如果一个域没有实现Comparable接口，或者我们需要一种另类的排序关系来比较的话，可以考虑使用Comparator，使用已有的或者是自己编写一个

需要提及的是，当一个类有多个关键域的时候，我们需要自己拟定比较的顺序，举一个例子，在笔记9中出现的PhoneNumber类

public int compareTo(PhoneNumber pn) {
    // Compare area codes
    if (areaCode < pn.areaCode)
        return -1;
    if (areaCode > pn.areaCode)
        return 1;
    // Area codes are equal, compare prefixes
    if (prefix < pn.prefix)
        return -1;
    if (prefix > pn.prefix)
        return 1;
    // Area codes and prefixes are equal, compare line numbers
    if (lineNumber < pn.lineNumber)
        return -1;
    if (lineNumber > pn.lineNumber)
        return 1;
    return 0; // All fields are equal
}

由于我们并不要求返回的值，只要求返回的符号，所以以上的代码可以简化成

public int compareTo(PhoneNumber pn) {
    // Compare area codes
    int areaCodeDiff = areaCode - pn.areaCode;
    if (areaCodeDiff != 0)
        return areaCodeDiff;
    // Area codes are equal, compare prefixes
    int prefixDiff = prefix - pn.prefix;
    if (prefixDiff != 0)
        return prefixDiff;
    // Area codes and prefixes are equal, compare line numbers
    return lineNumber - pn.lineNumber;
}

当然这样做要注意两者的差值不能超过int的表示范围，否则就溢出了