Java Stream 的 sorted 方法如何实现自定义排序

目录

• 一、sorted 方法基础
• 二、自定义排序的基本实现
• 1. 使用 Lambda 表达式创建 Comparator
• 2. 使用 Comparator 静态方法简化代码
• 三、处理复杂对象排序
• 1. 对自定义对象按属性排序
• 2. 多条件排序（复合排序）
• 四、处理空值与 null 安全排序
• 1. 空值处理策略
• 2. 对象属性可能为 null 的情况
• 五、逆序排序与自定义比较逻辑
• 1. 逆序排序
• 2. 自定义复杂比较逻辑
• 六、性能优化与注意事项
• 1. 基本类型与装箱类型
• 2. 排序稳定性
• 3. 并行流排序性能
• 七、实战案例
• 1. 电商商品排序系统
• 2. 日志时间戳排序
• 八、总结与最佳实践

Java Stream API 中的 sorted() 方法是一个强大的中间操作，它允许我们对流中的元素进行排序。默认情况下，sorted() 要求元素实现 Comparable 接口，但在实际应用中，我们经常需要根据特定业务规则进行自定义排序。本文将深入探讨如何使用 sorted() 方法实现自定义排序，涵盖各种常见场景和高级技巧。

一、sorted 方法基础

Java Stream 提供了两种&nb编程客栈sp;sorted() 方法重载：

自然排序：要求元素实现 Comparable 接口

Stream<T> sorted()

自定义排序：通过 Comparator 编程;指定排序规则

Stream<T> sorted(Comparator<? super T> comparator)

二、自定义排序的基本实现

1. 使用 Lambda 表达式创建 Comparator

// 示例1：按字符串长度排序
List<String> words = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry", "date");
List<String> sortedByLength = words.stream()
        .sorted((s1, s2) -> s1.length() - s2.length())
        .toList();
System.out.println(sortedByLength); // 输出：[date, apple, cherry, banana]
// 示例2：按绝对值大小排序
List<Integer> numbers = Arrays.asList(-5, 2, -8, 1, 3);
List<Integer> sortedByAbs = numbers.stream()
        .sorted((n1, n2) -> Math.abs(n1) - Math.abs(n2))
        .toList();
System.out.println(sortedByAbs); // 输出：[1, 2, 3, -5, -8]

2. 使用 Comparator 静态方法简化代码

Java 8 为 Comparator 接口提供了许多实用的静态方法，使排序代码更加简洁：

// 使用 Comparator.comparing 方法
List<String> sortedByLength2 = words.stream()
        .sorted(Comparator.comparing(String::length))
        .toList();
// 使用 Comparator.comparingInt 优化基本类型比较
List<Integer> sortedByAbs2 = numbers.stream()
        .sorted(Comparator.comparingInt(Math::abs))
        .toList();

三、处理复杂对象排序

1. 对自定义对象按属性排序

class Person {
    private String name;
    private int age;
    private LocalDate birthDate;
    // 构造方法、getter和setter略
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{name='" + name + "', age=" + age + ", birthDate=" + birthDate + "}";
    }
}
// 按年龄升序排序
List<Person> people = Arrays.asList(
    new Person("Alice", 25, LocalDate.of(2000, 1, 1)),
    new Person("Bob", 20, LocalDate.of(2005, 5, 5)),
    new Person("Charlie", 30, LocalDate.of(1995, 10, 10))
);
List<Person> sortedByAge = people.stream()
        .sorted(Comparator.comparingInt(Person::getAge))
        .toList();
System.out.println(sortedByAge);
// 输出：[Person{name='Bob', age=20}, Person{name='Alice', age=25}, Person{name='Charlie', age=30}]

2. 多条件排序（复合排序）

使用 thenComparing() 方法可以实现多级排序：

// 先按年龄升序，年龄相同则按出生日期降序
List<Person> sortedByAgeAndBirthDandroidate = people.stream()
        .sorted(Comparator.comparingInt(Person::getAge)
                .thenComparing(Person::getBirthDate, Comparator.reverseorder()))
        .toList();
System.out.println(sortedByAgeAndBirthDate);

四、处理空值与 null 安全排序

1. 空值处理策略

在实际应用中，集合元素或元素属性可能为 null，直接排序会导致 NullPointerException。我们可以使用 Comparator.nullsFirst() 或 Comparator.nullsLast() 来安全处理 null 值：

// 示例：处理可能为 null 的字符串
List<String> stringsWithNulls = Arrays.asList("apple", null, "banana", null, "cherry");
// null 值排在前面
List<String> sortedwithNullsFirst = stringsWithNulls.stream()
        .sorted(Comparator.nullsFirst(Comparator.naturalOrder()))
        .toList();
System.out.println(sortedWithNullsFirst); 
// 输出：[null, null, apple, banana, cherry]
// null 值排在后面
List<String> sortedWithNullsLast = stringsWithNulls.stream()
        .sorted(Comparator.nullsLast(Comparator.naturalOrder()))
        .toList();
System.out.println(sortedWithNullsLast); 
// 输出：[apple, banana, cherry, null, null]

2. 对象属性可能为 null 的情况

class Product {
    private String name;
    private Double price; // 价格可能为 null
    // 构造方法、getter和setter略
}
List<Product> products = Arrays.asList(
    new Product("Laptop", 1200.0),
    new Product("Mouse", null),
    new Product("Keyboard", 50.0)
);
// 按价格排序，null 价格排在最后
List<Product> sortedByPrice = products.stream()
        .sorted(Comparator.comparing(Product::getPrice, Comparator.nullsLast(Double::compare)))
        .toList();

五、逆序排序与自定义比较逻辑

1. 逆序排序

使用 Comparator.reverseOrder() 或 Comparator.comparing().reversed() 实现逆序：

// 字符串长度逆序排序
List<String> reversedByLength = words.stream()
        .sorted(Comparator.comparing(String::length).reversed())
        .toList();
// 另一种逆序写法
List<String> reversedByLength2 = words.stream()
        .sorted((s1, s2) -> s2.length() - s1.length())
        .toList();

2. 自定义复杂比较逻辑

对于更复杂的业务规则，可以实现 Comparator 接口：

// 示例：按字符串长度排序，长度相同则按字母顺序排序
List<String> complexSort = words.stream()
        .sorted(new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String s1, String s2) {
                int lengthCompare = Integer.compare(s1.length(), s2.length());
                if (lengthCompare != 0) {
                    return lengthCompare;
                }
                return s1.compareTo(s2);
            }
        })
        .toList();
// 使用 Lambda 简化
List<String> complexSort2 = words.stream()
        .sorted((s1, s2) -> {
            int lengthCompare = Integer.compare(s1.length(), s2.length());
            return lengthCompare != 0 ? lengthCompare : s1.compareTo(s2);
        })
        .toList();

六、性能优化与注意事项

1. 基本类型与装箱类型

对于基本类型（如 int、long、double），优先使用 comparingInt、comparingLong、comparingDouble 避免装箱拆箱开销：

// 性能优化示例
List<Integer> numbers = Arrays.asList(5, 3, 8, 1, 2);
// 避免装箱
List<Integer> optimizedSort = numbers.stream()
        .sorted(Comparator.comparingInt(Integer::intValue))
        .toList();

2. 排序稳定性

Stream.sorted() 使用的是稳定排序算法（TimSort），即相等元素的相对顺序不会改变。这在多级排序中尤为重要：

// 示例：先按部门排序，再按工资排序
List<Employee> employees = ...;
List<Employee> sortedEmployees = employees.stream()
        .sorted(Comparator.comparing(Employee::getDepartment)
                .thenComparingDouble(Employee::getSalary))
        .toList();

3. 并行流排序性能

在并行流中，排序操作可能会导致性能下降，因为需要全局数据重组。谨慎在并行流中使用复杂排序：

// 并行流排序示例
List<Integer> parallelSorted = numbers.parallelStream()
        .sorted()
        .toList();

七、实战案例

1. 电商商品排序系统

class Product {
    private String name;
    private double price;
    private int salesVolume;
    private LocalDateTime createTime;
    // 构造方法、getter和setter略
}
// 按价格升序排序
List<Product> sortedByPrice = products.stream()
        .sorted(Comparator.comparingDouble(Product::getPrice))
        .toList();
// 按销量降序，销量相同则按创建时间降序
List<Product> sortedBySalesAndTime = products.stream()
        .sorted(Comparator.comparingInt(Product::getSalesVolume).reversed()
                .thenComparing(Product::getCreateTime, Comparator.reverseOrder()))
        .toList();

2. 日志时间戳排序

class LogEntry {
    private LocalDateTime timestamp;
    private String message;
    private LogLevel level;
    // 构造方法、getter和setter略
}
// 按时间戳排序
List<LogEntry> sortedLogs = logs.stream()
        .sorted(Comparator.comparing(LogEntry::getTimestamp))
        .toList();
// 按日志级别排序（自定义顺序：ERROR > WARN > INFO > DEBUG）
List<LogEntry> sortedByLevel = logs.stream()
        .sorted(Comparator.comparing(LogEntry::getLevel, 
                Comparator.comparingInt(level -> {
                    switch (level) {
                        case ERROR: return 4;
                        case WARN: return 3;
                        case INFO: return 2;
                        case DEBUG: return 1;
                        default: return 0;
                    }
                }).revandroidersed()))
        .toList();

八、总结与最佳实践

优先使用方法引用和静态工具方法：

// 推荐写法
sorted(Comparator.comparing(Person::getAge))
// 避免冗余的 Lambda
sorted((p1, p2) -> p1.getAge() - p2.getAge())

多级排序使用链式调用：

sorted(Comparator.comparing(Person::getDepartment)
        .thenComparing(Person::getAge)
        .thenComparing(Person::getName))

处理 null 值：

sorted(Comparator.nullsLast(Comparator.comparing(Person::getName)))

基本类型优化：

sorted(Comparator.comparingInt(Person::getAge)) // 避免装箱

复杂比较器提取为常量：

public static final Cjsomparator<Person> AGE_NAME_COMPARATOR = 
    Comparator.comparingInt(Person::getAge)
            .thenComparing(Person::getName);
// 使用时
sorted(AGE_NAME_COMPARATOR)

通过掌握 sorted() 方法的各种用法，你可以灵活应对各种复杂的排序需求，编写出简洁、高效且易于维护的代码。在实际开发中，合理运用 Comparator 的各种工具方法和特性，能够显著提升代码质量和开发效率。

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