Java 8 - Leistungsstarker Vergleich mit Lambdas

1. Übersicht

In diesem Tutorial werfen wir einen ersten Blick auf die Lambda-Unterstützung in Java 8 - insbesondere darauf, wie Sie sie zum Schreiben des Komparators und zum Sortieren einer Sammlung nutzen können .

Dieser Artikel ist Teil der Reihe „Java - Back to Basic“ hier auf Baeldung.

Definieren wir zunächst eine einfache Entitätsklasse:

public class Human { private String name; private int age; // standard constructors, getters/setters, equals and hashcode } 

2. Grundlegende Sortierung ohne Lambdas

Vor Java 8 würde das Sortieren einer Sammlung das Erstellen einer anonymen inneren Klasse für den in der Sortierung verwendeten Komparator umfassen :

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

Dies würde einfach verwendet, um die Liste der menschlichen Entitäten zu sortieren :

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

3. Grundlegende Sortierung mit Lambda-Unterstützung

Mit der Einführung von Lambdas können wir nun die anonyme innere Klasse umgehen und mit einfacher, funktionaler Semantik dasselbe Ergebnis erzielen :

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

Ebenso können wir das Verhalten jetzt wie zuvor testen:

@Test public void whenSortingEntitiesByName_thenCorrectlySorted() { List 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))); }

Beachten Sie, dass wir auch die neue Sortier- API verwenden, die java.util.List in Java 8 hinzugefügt wurde - anstelle der alten Collections.sort- API.

4. Grundlegende Sortierung ohne Typdefinitionen

Wir können den Ausdruck weiter vereinfachen, indem wir die Typdefinitionen nicht angeben - der Compiler kann diese selbst ableiten :

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

Und wieder bleibt der Test sehr ähnlich:

@Test public void givenLambdaShortForm_whenSortingEntitiesByName_thenCorrectlySorted() { List 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))); }

5. Sortieren mit Verweis auf statische Methode

Als Nächstes führen wir die Sortierung mit einem Lambda-Ausdruck unter Bezugnahme auf eine statische Methode durch.

Zuerst definieren wir die Methode compareByNameThenAge - mit genau der gleichen Signatur wie die compare- Methode in einem Comparator- Objekt:

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); } }

Jetzt rufen wir die Methode people.sort mit dieser Referenz auf:

humans.sort(Human::compareByNameThenAge);

Das Endergebnis ist eine funktionierende Sortierung der Sammlung unter Verwendung der statischen Methode als Komparator :

@Test public void givenMethodDefinition_whenSortingEntitiesByNameThenAge_thenCorrectlySorted() { List 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))); }

6. Extrahierte Komparatoren sortieren

Wir können auch vermeiden, selbst die Vergleichslogik selbst zu definieren, indem wir eine Instanzmethodenreferenz und die Comparator.comparing- Methode verwenden, die basierend auf dieser Funktion ein Comparable extrahiert und erstellt .

Wir werden den Getter getName () verwenden , um den Lambda-Ausdruck zu erstellen und die Liste nach Namen zu sortieren:

@Test public void givenInstanceMethod_whenSortingEntitiesByName_thenCorrectlySorted() { List 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))); }

7. Sortierung umkehren

JDK 8 hat auch eine Hilfsmethode zum Umkehren des Komparators eingeführt - wir können diese schnell nutzen, um unsere Sortierung umzukehren:

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

8. Sortieren mit mehreren Bedingungen

Die Vergleichs-Lambda-Ausdrücke müssen nicht so einfach sein - wir können auch komplexere Ausdrücke schreiben - zum Beispiel die Entitäten zuerst nach Namen und dann nach Alter sortieren:

@Test public void whenSortingEntitiesByNameThenAge_thenCorrectlySorted() { List 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))); }

9. Sortieren mit mehreren Bedingungen - Zusammensetzung

Dieselbe Vergleichslogik - zuerst nach Namen und dann nach Alter sortieren - kann auch durch die neue Kompositionsunterstützung für Comparator implementiert werden .

Ab JDK 8 können wir jetzt mehrere Komparatoren miteinander verketten , um eine komplexere Vergleichslogik zu erstellen:

@Test public void givenComposition_whenSortingEntitiesByNameThenAge_thenCorrectlySorted() { List 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))); }

10. Sortieren einer Liste mit Stream.sorted ()

Wir können eine Sammlung auch mit der Stream sorted () API von Java 8 sortieren .

Wir können den Stream sowohl nach natürlicher Reihenfolge als auch nach Reihenfolge sortieren, die von einem Komparator bereitgestellt wird . Dafür haben wir zwei überladene Varianten der sortierten () API:

  • sort ed () - sortiert die Elemente eines Streams in natürlicher Reihenfolge; Die Elementklasse muss die Schnittstelle Comparable implementieren.
  • sorted(Comparator super T> comparator) – sorts the elements based on a Comparator instance

Let's see an example of how to use the sorted() method with natural ordering:

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

Now let's see how we can use a custom Comparator with the sorted() API:

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

We can simplify the above example even further if we use the Comparator.comparing() method:

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

11. Sorting a List in Reverse With Stream.sorted()

We can also use Stream.sorted() to sort a collection in reverse.

First, let's see an example of how to combine the sorted() method with Comparator.reverseOrder() to sort a list in the reverse natural order:

@Test public final void givenStreamNaturalOrdering_whenSortingEntitiesByNameReversed_thenCorrectlySorted() { List letters = Lists.newArrayList("B", "A", "C"); List reverseSortedLetters = letters.stream() .sorted(Comparator.reverseOrder()) .collect(Collectors.toList()); assertThat(reverseSortedLetters.get(0), equalTo("C")); }

Now, let's see how we can use the sorted() method and a custom Comparator:

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

Note that the invocation of compareTo is flipped, which is what is doing the reversing.

Finally, let's simplify the above example by using the Comparator.comparing() method:

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

12. Null Values

So far, we implemented our Comparators in a way that they can't sort collections containing null values. That is, if the collection contains at least one null element, then the sort method throws a NullPointerException:

@Test(expected = NullPointerException.class) public void givenANullElement_whenSortingEntitiesByName_thenThrowsNPE() { List humans = Lists.newArrayList(null, new Human("Jack", 12)); humans.sort((h1, h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName())); }

The simplest solution is to handle the null values manually in our Comparator implementation:

@Test public void givenANullElement_whenSortingEntitiesByNameManually_thenMovesTheNullToLast() { List 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)); }

Here we're pushing all null elements towards the end of the collection. To do that, the comparator considers null to be greater than non-null values. When both are null, they are considered equal.

Additionally, we can pass any Comparator that is not null-safe into the Comparator.nullsLast() method and achieve the same result:

@Test public void givenANullElement_whenSortingEntitiesByName_thenMovesTheNullToLast() { List 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)); }

Similarly, we can use Comparator.nullsFirst() to move the null elements towards the start of the collection:

@Test public void givenANullElement_whenSortingEntitiesByName_thenMovesTheNullToStart() { List 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)); } 

It's highly recommended to use the nullsFirst() or nullsLast() decorators, as they're more flexible and, above all, more readable.

13. Conclusion

This article illustrated the various and exciting ways that a List can be sorted using Java 8 Lambda Expressions – moving right past syntactic sugar and into real and powerful functional semantics.

The implementation of all these examples and code snippets can be found over on GitHub.