给jdk写注释系列之jdk1.6容器(9)-Strategy设计模式之Comparable&Comparator接口

　　前面我们说TreeMap和TreeSet都是有顺序的集合，而顺序的维持是要靠一个比较器Comparator或者map的key实现Comparable接口。

     既然说到排序，首先我们不用去关心什么是Strategy设计模式，也不用关心它为了解决什么问题而存在，我们直接从排序开始看。

 

1.排序

 

     假设我们有一个int数组需要排序，想一想应该怎么实现，当然首先要有一个int数组，然后呢，然后需要有一个可以实现排序的方法或类，怎么实现排序呢，说到排序算法可能很多人都会什么快速、冒泡、插入。。。我们这里不是讲排序算法，随便选一种来用就好了，网上一直流传会冒泡可以直接入职xx公司，当然是一句腹黑的玩笑话了，那么我们就用冒泡喽。

　　来试一下：

　　排序类：

public class DataSort {

        public static void sort( int[] arr) {
               for (int i = arr.length; i > 0; i--) {
                      for (int j = 0; j < i - 1; j++) {
                            // 如果前一个比后一个大，那么就把大值交换到后面去
                            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                                   int temp = arr[j];
                                  arr[j] = arr[j + 1];
                                  arr[j + 1] = temp;
                           }
                     }
              }
       }
}

　　测试类：   

public class Test {

        public static void main(String[] args) {
               int[] arr = new int[] { 9, 5, 2, 7 };
              DataSort. sort(arr);
               for (int i : arr) {
                     System. out.print(i + " " );
              }
       }
}

　　运行一下看看结果：

2 5 7 9

　　

　　ok，我们已经完成排序了，但是，我不仅要去对int进行排序，还要对其他的事物进行排序，比如说人，那怎么做呢？

     首先我们需要先定义一个Penson类，有什么属性呢，简单一点就有姓名，年龄和收入，定义一下：

public class Person {

        private String name ;
        private int age;
        private int money;

        public Person(String name, int age, int money) {
               this.name = name;
               this.age = age;
               this.money = money;
       }

        public String getName() {
               return name ;
       }

        public void setName(String name) {
               this.name = name;
       }

        public int getAge() {
               return age ;
       }

        public void setAge(int age) {
               this.age = age;
       }

        public int getMoney() {
               return money ;
       }

        public void setMoney(int money) {
               this.money = money;
       }

        @Override
        public String toString() {
               return "Person [name=" + name + ", age=" + age + ", money=" + money
                           + "]";
       }

}
 

　　Penson这个类定义完成了，怎么进行排序呢，比如你说谁收入高谁老大，ok那么我们就按收入写一下排序方法：

public class DataSort {

        public static void sort( int[] arr) {
               for (int i = arr.length; i > 0; i--) {
                      for (int j = 0; j < i - 1; j++) {
                            // 如果前一个比后一个大，那么就把大值交换到后面去
                            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                                   int temp = arr[j];
                                  arr[j] = arr[j + 1];
                                  arr[j + 1] = temp;
                           }
                     }
              }
       }
       
        public static void sort(Person[] arr) {
               for (int i = arr.length; i > 0; i--) {
                      for (int j = 0; j < i - 1; j++) {
                            // 如果前一个比后一个大，那么就把大值交换到后面去
                            if (arr[j].getMoney() > arr[j + 1].getMoney()) {
                                  Person temp = arr[j];
                                  arr[j] = arr[j + 1];
                                  arr[j + 1] = temp;
                           }
                     }
              }
       }
}

　　我们在DataSort中重写了一个sort(Person[] arr)方法，用来给Person类进行排序，测试一下吧：

public class Test {

        public static void main(String[] args) {
               // int[] arr = new int[] { 9, 5, 2, 7 };
               // DataSort.sort(arr);
               // for (int i : arr) {
               // System.out.print(i + " ");
               // }

              Person p1 = new Person("张三" , 25, 100); // 张三，25岁，年薪100w
              Person p2 = new Person("李四" , 30, 10); // 李四，30岁，年薪10w
              Person p3 = new Person("王五" , 20, 1000); // 王五，25岁，年薪1000w
              Person[] arr = new Person[] { p1, p2, p3 };

              DataSort. sort(arr);
               for (Person p : arr) {
                     System. out.println(p + " " );
              }
       }
}

　　看下结果：

Person [name=李四, age=30, money=10]
Person [name=张三, age=25, money=100]
Person [name=王五, age=20, money=1000]

　　结果正确对不对，是不是感觉自己so牛x，我写的排序类，既可以排序整数int，又可以排序自定义的Person类，是不是有点飘飘然了。

     等等，这有一盆冷水，我还要求可以对阿猫阿狗进行排序，你说再重写一个sort方法呗，那我还要求对电脑手机进行排序，对花花草草进行排序。。。现在是不是很苦恼，你一定在想，我要写一种万能的排序方法可以对任何东西进行排序。这个时候你没有疯而是进入设计的大门了，此时什么多态、封装，继承等等概念扑面而来，可惜的是你还是写不出万能的排序方法。能不能换一种思路，我们来提供一个标准，一个方法论，只提供排序的算法，具体的怎么比较大小你自己看着办，这么做可以吗？来试一下：

 

2.排序的方法论

 

     2.1 comparable

 

     我们先明确下目标，我们要实现的任然是排序，但是我们不去进行大小比较，比较大小的功能由具体的类自己负责，这么一想好像就清晰了许多的样子。

     首先我们定义一个接口，提供一个标准给要进行排序的类：

     

public interface MyComparable {

        /**
        * 返回值大于0说明当前比较的Object大，小于0说明被比较的Object大，
        * 等于0说明两个Object相等
        */
        public int compareTo(Object o);
}

　　MyComparable接口我们写好了，我们规定，只要排序就必须实现MyComparable接口，而且要重写compareTo方法，返回一个int值来告诉我谁大谁小。

     DataSort的排序方法sort怎么做呢，很简单了：

public class DataSort {

        public static void sort(MyComparable[] arr) {
               for (int i = arr.length; i > 0; i--) {
                      for (int j = 0; j < i - 1; j++) {
                            if (arr[j].compareTo(arr[j + 1]) > 0) {
                                  MyComparable temp = arr[j];
                                  arr[j] = arr[j + 1];
                                  arr[j + 1] = temp;
                           }
                     }
              }
       }
       
}

　　是不是很简单了，只要用compareTo的返回结果就可以了，下面我们让Person实现MyComparable接口试一下：

public class Person implements MyComparable {

        private String name ;
        private int age;
        private int money;

        public Person(String name, int age, int money) {
               this.name = name;
               this.age = age;
               this.money = money;
       }

        public String getName() {
               return name ;
       }

        public void setName(String name) {
               this.name = name;
       }

        public int getAge() {
               return age ;
       }

        public void setAge(int age) {
               this.age = age;
       }

        public int getMoney() {
               return money ;
       }

        public void setMoney(int money) {
               this.money = money;
       }

        @Override
        public String toString() {
               return "Person [name=" + name + ", age=" + age + ", money=" + money
                           + "]";
       }

        @Override
        public int compareTo(Object o) {
              Person p = (Person)o;
               if (this.money > p. money) {
                      return 1;
              } else {
                      return -1;
              }
       }

}

　　测试一下：

public class Test {

        public static void main(String[] args) {
               // int[] arr = new int[] { 9, 5, 2, 7 };
               // DataSort.sort(arr);
               // for (int i : arr) {
               // System.out.print(i + " ");
               // }

              Person p1 = new Person("张三" , 25, 100); // 张三，25岁，年薪100w
              Person p2 = new Person("李四" , 30, 10); // 李四，30岁，年薪10w
              Person p3 = new Person("王五" , 20, 1000); // 王五，25岁，年薪1000w
              Person[] arr = new Person[] { p1, p2, p3 };

              DataSort. sort(arr);
               for (Person p : arr) {
                     System. out.println(p + " " );
              }
       }
}

　　看一下结果：

Person [name=李四, age=30, money=10]
Person [name=张三, age=25, money=100]
Person [name=王五, age=20, money=1000]

　　和预期的一样对不对，也就是说明我们的排序没有问题，现在你又开始飘飘然了，我写的排序终于完美了，可以对任何类进行排序，什么阿猫阿狗你只要实现MyComparable接口，统统来吧，哈哈哈。

     等等，这里还有一盆冷水，我让你对长整型Long进行排序，，Long没问题啊、只要实现。。。实现什么，是不是傻了，Long是已经存在的类，你不可能重新编译它让它实现你的MyComparable接口吧，哎，这可怎么办。。。

     等等先别哭，我还有另一盆冷水，对于Person类我的想法变了，不想用收入作为比较了，我想按照年龄进行比较，也没准我某天想按照年龄+收入的组合进行比较，反正我就是这么任性，反正我就是让你现在猜不透。你的需要一天三变，我不能把代码该来该去吧，这样的话开发急了会和产品打架的，怎么办呀，这两个问题我一个不会弄。。。

 

     2.2 comparator

 

     那么问题来了，想一下，能不能进一步的封装，既然我不能去改变一些类的代码，那么我能不能将比较大小的逻辑拿出来呢？既然你的需要总是变，而我又预测不到，那么我能不能把你的需求也进行抽象，你得需求细节你自己实现，我提供给你逻辑框架呢？答案是肯定的，说干就干！

     我们要将比较大小的逻辑拿出来，首先还是要定义一个标准，要使用我进行排序，就得安装规矩来。

public interface MyComparator {
        public int compare(Object o1, Object o2);
}

　　注意，这个接口不是让你的排序类来实现的，看看我sort怎么写：

public class DataSort {

        public static void sort(MyComparable[] arr) {
               for (int i = arr.length; i > 0; i--) {
                      for (int j = 0; j < i - 1; j++) {
                            if (arr[j].compareTo(arr[j + 1]) > 0) {
                                  MyComparable temp = arr[j];
                                  arr[j] = arr[j + 1];
                                  arr[j + 1] = temp;
                           }
                     }
              }
       }
       
        public static void sort(Object[] arr, MyComparator c) {
               for (int i = arr.length; i > 0; i--) {
                      for (int j = 0; j < i - 1; j++) {
                            if (c.compare(arr[j], arr[j + 1]) > 0) {
                                  Object temp = arr[j];
                                  arr[j] = arr[j + 1];
                                  arr[j + 1] = temp;
                           }
                     }
              }
       }
       
}

　　我又重写了一个sort方法，你只要把你的比较大小逻辑提供给我，我就能给你排序了。来试一下：

     首先我写一个具体的比较大小逻辑类：

public class PersonAgeComparator implements MyComparator {

        @Override
        public int compare(Object o1, Object o2) {
              Person p1 = (Person) o1;
              Person p2 = (Person) o2;
              
               if (p1.getAge() - p2.getAge() > 0) {
                      return 1;
              } else {
                      return -1;
              }
       }

}

　　具体看看怎么来用：

public class Test {

        public static void main(String[] args) {
//            int[] arr = new int[] { 9, 5, 2, 7 };
//            DataSort.sort(arr);
//            for (int i : arr) {
//                   System.out.print(i + " ");
//            }

              Person p1 = new Person("张三" , 25, 100); // 张三，25岁，年薪100w
              Person p2 = new Person("李四" , 30, 10); // 李四，30岁，年薪10w
              Person p3 = new Person("王五" , 20, 1000); // 王五，25岁，年薪1000w
              Person[] arr = new Person[] { p1, p2, p3 };

              DataSort. sort(arr, new PersonAgeComparator());
               for (Person p : arr) {
                     System. out.println(p + " " );
              }
       }
}

　　我只需要把我的比较大小逻辑类传入sort就可以了，看下结果：

Person [name=王五, age=20, money=1000] 
Person [name=张三, age=25, money=100] 
Person [name=李四, age=30, money=10] 

　　哇，成功了，现在你在告诉我，要比较Long类型，ok啊，写一个LongComparator就行了，，还要组合Person类的年龄和收入，那我写一个PersonAgeAndMoneyComparator就好了，这下完美了，我已经做到了足够灵活，任意的扩展，哈哈哈。。。

     别着急，我还有问题（我弄死你），这次不是冷水了，放心。想一个问题，现在Person类和PersonAgeComparator类两个是独立的，它们是靠sort这个排序方法联系在一起的。但是我想让他们两个联系密切一些，我们在讲低耦合的时候也在讲高内聚，毕竟Person类和他的比较大小逻辑是紧密联系的，怎么办呢，那就是将Comparator封装成Person的一个属性。

     来看一下：

public class Person implements MyComparable {

        private String name ;
        private int age;
        private int money;
       
        private MyComparator comparator = new PersonAgeComparator();

        public Person(String name, int age, int money) {
               this.name = name;
               this.age = age;
               this.money = money;
       }

        public Person(String name, int age, int money, MyComparator comparator) {
               this.name = name;
               this.age = age;
               this.money = money;
               this.comparator = comparator;
       }

        public String getName() {
               return name ;
       }

        public void setName(String name) {
               this.name = name;
       }

        public int getAge() {
               return age ;
       }

        public void setAge(int age) {
               this.age = age;
       }

        public int getMoney() {
               return money ;
       }

        public void setMoney(int money) {
               this.money = money;
       }

        @Override
        public String toString() {
               return "Person [name=" + name + ", age=" + age + ", money=" + money
                           + "]";
       }

        @Override
        public int compareTo(Object o) {
               return comparator .compare(this, o);
       }

}

　　我们将MyComparator接口封装成了Person的一个属性，具体要用什么样的比较大小逻辑，你调用方传给我，当然你不传的话，我自己也有一个默认的策略，这样我就不怕你忘记了。

 

     讲到这里Comparable和Comparator就讲完了，但是好像有个概念我们还没有说，那就是什么是Strategy设计模式 。

 

3.Strategy设计模式

 

     Strategy设计模式中文叫做策略设计模式，其实我们就算不知道什么是策略模式不是也将上面的问题搞定了么，所以啊，不要太在意于概念的东西，首先你要会用，能解决。

 

     不过还是得来解释下策略模式的概念，大体说，不标准：策略模式是针对一组算法，将每个算法封装到具有共同接口的独立的类中，使得他们可以互相的替换，而客户端在调用的时候能够互不影响。

     策略模式通常有这么几个角色：

     （1）环境(Context)角色：持有一个Strategy的引用。——Person类

     （2）抽象策略(Strategy)角色：这是一个抽象角色，通常由一个接口或抽象类实现。此角色给出所有的具体策略类所需的接口。——MyComparator接口

     （3）具体策略(ConcreteStrategy)角色：包装了相关的算法或行为。——PersonAgeComparator类

 

     策略模式的优缺点是什么：

     优点：（1）将具体算法逻辑与客户类分离，（2）避免了大量的if else判断

     缺点：（1）每个算法一个类，产生了太多的类，（2）客户端要知道所有的策略类，以便决定使用哪一个。

 

     想想怎么样能有尝试解决策略模式的缺点。。。那就是工厂模式。ok这里不是主要讲设计模式，就到这里了。

 

4.回忆TreeMap的比较大小

public V put(K key, V value) {
        ......
        ......

        // split comparator and comparable paths
        // 当前使用的比较器
        Comparator<? super K> cpr = comparator ;
        // 如果比较器不为空，就是用指定的比较器来维护TreeMap的元素顺序
        if (cpr != null) {
             // do while循环，查找key要插入的位置（也就是新节点的父节点是谁）
            do {
                // 记录上次循环的节点t
                parent = t;
                // 比较当前节点的key和新插入的key的大小
                cmp = cpr.compare(key, t. key);
                 // 新插入的key小的话，则以当前节点的左孩子节点为新的比较节点
                if (cmp < 0)
                    t = t. left;
                // 新插入的key大的话，则以当前节点的右孩子节点为新的比较节点
                else if (cmp > 0)
                    t = t. right;
                else
              // 如果当前节点的key和新插入的key想的的话，则覆盖map的value，返回
                    return t.setValue(value);
            // 只有当t为null，也就是没有要比较节点的时候，代表已经找到新节点要插入的位置
            } while (t != null);
        }
        else {
            // 如果比较器为空，则使用key作为比较器进行比较
            // 这里要求key不能为空，并且必须实现Comparable接口
            if (key == null)
                throw new NullPointerException();
            Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
            // 和上面一样，喜欢查找新节点要插入的位置
            do {
                parent = t;
                cmp = k.compareTo(t. key);
                if (cmp < 0)
                    t = t. left;
                else if (cmp > 0)
                    t = t. right;
                else
                    return t.setValue(value);
            } while (t != null);
        }
        
        ......
        ......
    }

　　现在理解TreeMap为什么要判断有没有Comparator了吧。。如果没有的话，就用key去比较大小，但是要求key实现Comparable接口。

 

　　来看一下jdk中Comparator和Comparable是怎么定义的吧。

public interface Comparator<T> {
    int compare(T o1, T o2);
    boolean equals(Object obj);
}

 

public interface Comparable<T> {
    public int compareTo(T o);
}

　　唯一不同的是Comparator接口中要求重写equals方法，用于比较是否相等。

 

 

Strategy设计模式之Comparable&Comparator接口 完！

 

 

 

参见：

给jdk写注释系列之jdk1.6容器(7)-TreeMap源码解析

给jdk写注释系列之jdk1.6容器(8)-TreeSet&NavigableMap&NavigableSet源码解析