Java List 排序完全指南：Comparable、Comparator、Lambda 與 Stream 實戰

Java List 排序完全指南：Comparable、Comparator、Lambda 與 Stream 實戰

Collections.sort 與 List.sort 是 Java 集合排序的雙引擎。本文系統對比自然排序與定製排序、匿名內部類與 Lambda 表達式、舊 API 與 Stream 流式排序，提供生產環境選型標準。

兩大核心 API 對比

方案一：實現 Comparable 自然排序（侵入式）

public class Person implements Comparable {
    private String name;
    private Integer order; // 排序鍵

    // Getter/Setter 省略

    @Override
    public int compareTo(Person other) {
        // 空值安全：將 null 視為最小
        return Comparator.nullsFirst(Comparator.naturalOrder())
                         .compare(this.order, other.order);
    }
}

// 使用
List list = Arrays.asList(p2, p1, p3);
Collections.sort(list); // 或 list.sort(null)
// 輸出: name1(order=1), name2(order=2), name3(order=3)

優點： 語義清晰，無需外部比較器。缺點： 修改實體類，只能有一種自然順序。

方案二：Comparator 定製排序（非侵入式，推薦）

1. 匿名內部類（Java 7 風格）

Collections.sort(list, new Comparator() {
    @Override public int compare(Person p1, Person p2) {
        return p1.getOrder().compareTo(p2.getOrder());
    }
});

2. Lambda 表達式（Java 8+ 標準）

// 升序
list.sort(Comparator.comparing(Person::getOrder));

// 降序
list.sort(Comparator.comparing(Person::getOrder).reversed());

// 多鍵排序：先按 order 升序，再按 name 降序
list.sort(Comparator
    .comparing(Person::getOrder)
    .thenComparing(Person::getName, Comparator.reverseOrder()));

// 空值安全：null 排最後
list.sort(Comparator.comparing(Person::getOrder, 
    Comparator.nullsLast(Comparator.naturalOrder())));

方案三：Stream 流式排序（不可變、鏈式）

List sorted = list.stream()
    .filter(p -> p.getOrder() != null)
    .sorted(Comparator.comparing(Person::getOrder))
    .collect(Collectors.toList());

// 並行排序（大數據量）
List parallelSorted = list.parallelStream()
    .sorted(Comparator.comparing(Person::getOrder))
    .collect(Collectors.toList());

進階技巧：比較器組合與工廠方法

// 靜態導入簡化代碼
import static java.util.Comparator.*;

// 反轉
Comparator desc = comparing(Person::getOrder).reversed();

// 空值處理
Comparator nullsFirst = nullsFirst(naturalOrder());
Comparator nullsLast  = nullsLast(comparing(Person::getOrder));

// 比較器鏈
Comparator complex = comparing(Person::getOrder)
    .thenComparing(Person::getName, String::compareToIgnoreCase)
    .thenComparing(Person::getAge, nullsLast(naturalOrder()));

// 基於鍵提取器的比較器（避免重複獲取屬性）
Comparator byOrder = comparingInt(Person::getOrder); // 基本類型專用，無裝箱

性能與選型建議

避坑指南

• ❌ compareTo 中直接相減 return a - b → 整數溢出風險
• ✅ 使用 Integer.compare(a, b) 或 Comparator.naturalOrder()
• ❌ Comparator.comparing(p -> p.getOrder()) → 無方法引用優化
• ✅ Comparator.comparing(Person::getOrder) → 編譯器優化為 Comparators$ComparableComparator
• ❌ 忽略空值導致 NPE
• ✅ 統一使用 nullsFirst/Last 明確語義

Java 8+ 時代，Comparator.comparing + 方法引用 + 鏈式組合是排序代碼的標準範式：類型安全、可讀性強、零裝箱、易並行。拋棄匿名內部類，擁抱函數式比較器。