使用 Lambda 表达式实现超强的排序功能
我们在系统开发过程中，对数据排序是很常见的场景。一般来说，我们可以采用两种方式：
借助存储系统（SQL、NoSQL、NewSQL 都支持）的排序功能，查询的结果即是排好序的结果查询结果为无序数据，在内存中排序。今天要说的是第二种排序方式，在内存中实现数据排序。
首先，我们定义一个基础类，后面我们将根据这个基础类演示如何在内存中排序。
@Data@NoArgsConstructor@AllArgsConstructorpublic class Student {private String name;private int age;
}复制代码基于 Comparator 排序在 Java8 之前，我们都是通过实现 Comparator 接口完成排序，比如：
new Comparator<Student>() {@Overridepublic int compare(Student h1, Student h2) {return h1.getName().compareTo(h2.getName());}};复制代码这里展示的是匿名内部类的定义，如果是通用的对比逻辑，可以直接定义一个实现类。使用起来也比较简单，如下就是应用：
@Testvoid baseSortedOrigin() {final List<Student> students = Lists.newArrayList(new Student("Tom", 10),new Student("Jerry", 12));Collections.sort(students, new Comparator<Student>() {@Overridepublic int compare(Student h1, Student h2) {return h1.getName().compareTo(h2.getName());}});Assertions.assertEquals(students.get(0), new Student("Jerry", 12));}复制代码这里使用了 Junit5 实现单元测试，用来验证逻辑非常适合。
因为定义的 Comparator 是使用 name 字段排序，在 Java 中，String 类型的排序是通过单字符的 ASCII 码顺序判断的，J 排在 T 的前面，所以 Jerry 排在第一个。
使用 Lambda 表达式替换 Comparator 匿名内部类使用过 Java8 的 Lamdba 的应该知道，匿名内部类可以简化为 Lambda 表达式为：
Collections.sort(students, (Student h1, Student h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName()));复制代码在 Java8 中，List 类中增加了 sort 方法，所以 Collections.sort 可以直接替换为：
students.sort((Student h1, Student h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName()));复制代码根据 Java8 中 Lambda 的类型推断，我们可以将指定的 Student 类型简写：
students.sort((h1, h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName()));复制代码至此，我们整段排序逻辑可以简化为：
@Testvoid baseSortedLambdaWithInferring() {final List<Student> students = Lists.newArrayList(new Student("Tom", 10),new Student("Jerry", 12));students.sort((h1, h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName()));Assertions.assertEquals(students.get(0), new Student("Jerry", 12));}复制代码通过静态方法抽取公共的 Lambda 表达式我们可以在 Student 中定义一个静态方法：
public static int compareByNameThenAge(Student s1, Student s2) {if (s1.name.equals(s2.name)) {return Integer.compare(s1.age, s2.age);} else {return s1.name.compareTo(s2.name);}}复制代码这个方法需要返回一个 int 类型参数，在 Java8 中，我们可以在 Lambda 中使用该方法：
@Testvoid sortedUsingStaticMethod() {final List<Student> students = Lists.newArrayList(new Student("Tom", 10),new Student("Jerry", 12));students.sort(Student::compareByNameThenAge);Assertions.assertEquals(students.get(0), new Student("Jerry", 12));}复制代码借助 Comparator 的 comparing 方法在 Java8 中，Comparator 类新增了 comparing 方法，可以将传递的 Function 参数作为比较元素，比如：
@Testvoid sortedUsingComparator() {final List<Student> students = Lists.newArrayList(new Student("Tom", 10),new Student("Jerry", 12));students.sort(Comparator.comparing(Student::getName));Assertions.assertEquals(students.get(0), new Student("Jerry", 12));}复制代码多条件排序我们在静态方法一节中展示了多条件排序，还可以在 Comparator 匿名内部类中实现多条件逻辑：
@Testvoid sortedMultiCondition() {final List<Student> students = Lists.newArrayList(new Student("Tom", 10),new Student("Jerry", 12),new Student("Jerry", 13));students.sort((s1, s2) -> {if (s1.getName().equals(s2.getName())) {return Integer.compare(s1.getAge(), s2.getAge());} else {return s1.getName().compareTo(s2.getName());}});Assertions.assertEquals(students.get(0), new Student("Jerry", 12));}复制代码从逻辑来看，多条件排序就是先判断第一级条件，如果相等，再判断第二级条件，依次类推。在 Java8 中可以使用 comparing 和一系列 thenComparing 表示多级条件判断，上面的逻辑可以简化为：
@Testvoid sortedMultiConditionUsingComparator() {final List<Student> students = Lists.newArrayList(new Student("Tom", 10),new Student("Jerry", 12),new Student("Jerry", 13));students.sort(Comparator.comparing(Student::getName).thenComparing(Student::getAge));Assertions.assertEquals(students.get(0), new Student("Jerry", 12));}复制代码这里的 thenComparing 方法是可以有多个的，用于表示多级条件判断，这也是函数式编程的方便之处。
在 Stream 中进行排序 Java8 中，不但引入了 Lambda 表达式，还引入了一个全新的流式 API：Stream API，其中也有 sorted 方法用于流式计算时排序元素，可以传入 Comparator 实现排序逻辑：
@Testvoid streamSorted() {final List<Student> students = Lists.newArrayList(new Student("Tom", 10),new Student("Jerry", 12));final Comparator<Student> comparator = (h1, h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName());final List<Student> sortedStudents = students.stream().sorted(comparator).collect(Collectors.toList());Assertions.assertEquals(sortedStudents.get(0), new Student("Jerry", 12));}复制代码同样的，我们可以通过 Lambda 简化书写：
@Testvoid streamSortedUsingComparator() {final List<Student> students = Lists.newArrayList(new Student("Tom", 10),new Student("Jerry", 12));final Comparator<Student> comparator = Comparator.comparing(Student::getName);final List<Student> sortedStudents = students.stream().sorted(comparator).collect(Collectors.toList());Assertions.assertEquals(sortedStudents.get(0), new Student("Jerry", 12));}复制代码倒序排列调转排序判断排序就是根据 compareTo 方法返回的值判断顺序，如果想要倒序排列，只要将返回值取返即可：
@Testvoid sortedReverseUsingComparator2() {final List<Student> students = Lists.newArrayList(new Student("Tom", 10),new Student("Jerry", 12));final Comparator<Student> comparator = (h1, h2) -> h2.getName().compareTo(h1.getName());students.sort(comparator);Assertions.assertEquals(students.get(0), new Student("Tom", 10));}复制代码可以看到，正序排列的时候，我们是 h1.getName().compareTo(h2.getName())，这里我们直接倒转过来，使用的是 h2.getName().compareTo(h1.getName())，也就达到了取反的效果。在 Java 的 Collections 中定义了一个 java.util.Collections.ReverseComparator 内部私有类，就是通过这种方式实现元素反转。
借助 Comparator 的 reversed 方法倒序
在 Java8 中新增了 reversed 方法实现倒序排列，用起来也是很简单：
@Testvoid sortedReverseUsingComparator() {final List<Student> students = Lists.newArrayList(new Student("Tom", 10),new Student("Jerry", 12));final Comparator<Student> comparator = (h1, h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName());students.sort(comparator.reversed());Assertions.assertEquals(students.get(0), new Student("Tom", 10));}复制代码在 Comparator.comparing 中定义排序反转 comparing 方法还有一个重载方法，java.util.Comparator#comparing(java.util.function.Function<? super T,? extends U>, java.util.Comparator<? super U>)，第二个参数就可以传入 Comparator.reverseOrder()，可以实现倒序：
@Testvoid sortedUsingComparatorReverse() {final List<Student> students = Lists.newArrayList(new Student("Tom", 10),new Student("Jerry", 12));students.sort(Comparator.comparing(Student::getName, Comparator.reverseOrder()));Assertions.assertEquals(students.get(0), new Student("Jerry", 12));}复制代码在 Stream 中定义排序反转在 Stream 中的操作与直接列表排序类似，可以反转 Comparator 定义，也可以使用 Comparator.reverseOrder()反转。实现如下：
@Testvoid streamReverseSorted() {final List<Student> students = Lists.newArrayList(new Student("Tom", 10),new Student("Jerry", 12));final Comparator<Student> comparator = (h1, h2) -> h2.getName().compareTo(h1.getName());final List<Student> sortedStudents = students.stream().sorted(comparator).collect(Collectors.toList());Assertions.assertEquals(sortedStudents.get(0), new Student("Tom", 10));}
@Testvoid streamReverseSortedUsingComparator() {final List<Student> students = Lists.newArrayList(new Student("Tom", 10),new Student("Jerry", 12));final List<Student> sortedStudents = students.stream().sorted(Comparator.comparing(Student::getName, Comparator.reverseOrder())).collect(Collectors.toList());Assertions.assertEquals(sortedStudents.get(0), new Student("Tom", 10));}复制代码 null 值的判断前面的例子中都是有值元素排序，能够覆盖大部分场景，但有时候我们还是会碰到元素中存在 null 的情况：
列表中的元素是 null 列表中的元素参与排序条件的字段是 null 如果还是使用前面的那些实现，我们会碰到 NullPointException 异常，即 NPE，简单演示一下：
@Testvoid sortedNullGotNPE() {final List<Student> students = Lists.newArrayList(null,new Student("Snoopy", 12),null);Assertions.assertThrows(NullPointerException.class,() -> students.sort(Comparator.comparing(Student::getName)));}复制代码所以，我们需要考虑这些场景。
元素是 null 的笨拙实现最先想到的就是判空：
@Testvoid sortedNullNoNPE() {final List<Student> students = Lists.newArrayList(null,new Student("Snoopy", 12),null);students.sort((s1, s2) -> {if (s1 == null) {return s2 == null ? 0 : 1;} else if (s2 == null) {return -1;}return s1.getName().compareTo(s2.getName());});
}复制代码我们可以将判空的逻辑抽取出一个 Comparator，通过组合方式实现：
class NullComparator<T> implements Comparator<T> {private final Comparator<T> real;
}复制代码在 Java8 中已经为我们准备了这个实现。
使用 Comparator.nullsLast 和 Comparator.nullsFirst 使用 Comparator.nullsLast 实现 null 在结尾：
@Testvoid sortedNullLast() {final List<Student> students = Lists.newArrayList(null,new Student("Snoopy", 12),null);students.sort(Comparator.nullsLast(Comparator.comparing(Student::getName)));Assertions.assertNotNull(students.get(0));Assertions.assertNull(students.get(1));Assertions.assertNull(students.get(2));}复制代码使用 Comparator.nullsFirst 实现 null 在开头：
@Testvoid sortedNullFirst() {final List<Student> students = Lists.newArrayList(null,new Student("Snoopy", 12),null);students.sort(Comparator.nullsFirst(Comparator.comparing(Student::getName)));Assertions.assertNull(students.get(0));Assertions.assertNull(students.get(1));Assertions.assertNotNull(students.get(2));}复制代码是不是很简单，接下来我们看下如何实现排序条件的字段是 null 的逻辑。
排序条件的字段是 null 这个就是借助 Comparator 的组合了，就像是套娃实现了，需要使用两次 Comparator.nullsLast，这里列出实现：
@Testvoid sortedNullFieldLast() {final List<Student> students = Lists.newArrayList(new Student(null, 10),new Student("Snoopy", 12),null);final Comparator<Student> nullsLast = Comparator.nullsLast(Comparator.nullsLast( // 1Comparator.comparing(Student::getName,Comparator.nullsLast( // 2Comparator.naturalOrder() // 3))));students.sort(nullsLast);Assertions.assertEquals(students.get(0), new Student("Snoopy", 12));Assertions.assertEquals(students.get(1), new Student(null, 10));Assertions.assertNull(students.get(2));}复制代码代码逻辑如下：
代码 1 是第一层 null-safe 逻辑，用于判断元素是否为 null；代码 2 是第二层 null-safe 逻辑，用于判断元素的条件字段是否为 null；代码 3 是条件 Comparator，这里使用了 Comparator.naturalOrder()，是因为使用了 String 排序，也可以写为 String::compareTo。如果是复杂判断，可以定义一个更加复杂的 Comparator，组合模式就是这么好用，一层不够再套一层。文末总结本文演示了使用 Java8 中使用 Lambda 表达式实现各种排序逻辑，新增的语法糖真香。
青山不改，绿水长流，我们下次见。
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