Java 8，如何对 ArrayList 元素进行排序？

Java 8 引入了一系列新特性，使得对 ArrayList 等集合类的操作更加简洁和高效。本文将详细介绍如何在 Java 8 中对 ArrayList 进行排序，涵盖多种排序方法，包括自然顺序排序、自定义排序、逆序排序，以及在复杂对象列表中的排序。

1. 使用 Collections.sort()

Collections.sort() 是 Java 中最常用的排序方法之一。在 Java 8 之前，我们通常使用这个方法对 ArrayList 进行排序。Collections.sort() 接受一个 List 和一个可选的 Comparator 参数，可以按照自然顺序或自定义顺序进行排序。

示例：自然顺序排序

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(5, 3, 8, 1, 2));
Collections.sort(numbers);
System.out.println(numbers); // 输出: [1, 2, 3, 5, 8]

在这个例子中，Collections.sort(numbers) 按照 Integer 的自然顺序对列表进行了排序，即从小到大。

示例：自定义排序

如果我们希望按特定的规则进行排序，可以提供一个 Comparator 实例。例如，我们可以按从大到小的顺序对数字进行排序。

Collections.sort(numbers, (a, b) -> b - a);
System.out.println(numbers); // 输出: [8, 5, 3, 2, 1]

2. 使用 List.sort() 方法

Java 8 为 List 接口引入了 sort() 方法，这使得对列表进行排序更加直接。List.sort() 方法实际上是 Collections.sort() 的一个实例方法版本，可以直接在 ArrayList 实例上调用。

示例：自然顺序排序

List<String> names = new ArrayList<>(Arrays.asList("John", "Alice", "Bob"));
names.sort(Comparator.naturalOrder());
System.out.println(names); // 输出: [Alice, Bob, John]

示例：逆序排序

Java 8 引入了 Comparator.reverseOrder()，它返回一个按照自然顺序的逆序进行比较的 Comparator，非常适合用来对列表进行逆序排序。

names.sort(Comparator.reverseOrder());
System.out.println(names); // 输出: [John, Bob, Alice]

3. 使用 Stream.sorted()

Java 8 引入了流（Stream）API，这为集合的操作带来了极大的灵活性。Stream.sorted() 方法可以对流中的元素进行排序，并生成一个新的排序后的流。

示例：自然顺序排序

List<String> sortedNames = names.stream()
    .sorted()
    .collect(Collectors.toList());
System.out.println(sortedNames); // 输出: [Alice, Bob, John]

示例：自定义排序

同样地，我们也可以使用 Stream.sorted() 并结合自定义的 Comparator 对元素进行排序。

List<String> reversedNames = names.stream()
    .sorted(Comparator.reverseOrder())
    .collect(Collectors.toList());
System.out.println(reversedNames); // 输出: [John, Bob, Alice]

4. 对复杂对象列表排序

在实际开发中，我们常常需要对包含复杂对象的列表进行排序。此时，我们需要为对象的属性定义排序规则。

示例：按单个属性排序

假设我们有一个 Person 类，其中包含 name 和 age 属性，我们希望按 age 进行排序。

class Person {
    String name;
    int age;
    
    Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return name + " - " + age;
    }
}

List<Person> people = new ArrayList<>(Arrays.asList(
    new Person("John", 30),
    new Person("Alice", 25),
    new Person("Bob", 28)
));

people.sort(Comparator.comparingInt(person -> person.age));
System.out.println(people); // 输出: [Alice - 25, Bob - 28, John - 30]

在这个例子中，Comparator.comparingInt() 接受一个函数，返回对象的一个 int 类型的属性，然后根据该属性进行排序。

示例：按多个属性排序

有时我们需要按多个属性进行排序，例如首先按年龄排序，如果年龄相同再按名字排序。可以通过链式调用多个 Comparator 来实现这一点。

people.sort(Comparator.comparingInt((Person person) -> person.age)
    .thenComparing(person -> person.name));
System.out.println(people); // 输出: [Alice - 25, Bob - 28, John - 30]

在这个示例中，thenComparing() 方法允许我们指定次级排序规则。

5. 自然顺序与自定义排序的结合

在开发中，我们可能需要结合自然顺序和自定义排序。例如，我们希望对 String 列表先按长度排序，再按字典顺序排序。

List<String> words = new ArrayList<>(Arrays.asList("banana", "apple", "pear", "kiwi"));
words.sort(Comparator.comparingInt(String::length).thenComparing(Comparator.naturalOrder()));
System.out.println(words); // 输出: [kiwi, pear, apple, banana]

在这个例子中，Comparator.comparingInt(String::length) 按字符串长度排序，而 thenComparing(Comparator.naturalOrder()) 则按字典顺序对长度相同的字符串进行排序。

总结

Java 8 提供了多种对 ArrayList 进行排序的方法，从传统的 Collections.sort() 到更加简洁的 List.sort() 方法，再到功能强大的 Stream.sorted()，每一种方法都有其独特的应用场景。通过灵活使用 Comparator 接口提供的各种方法，我们可以轻松实现从简单到复杂的排序需求，无论是对基本类型，还是对复杂对象列表的排序。熟练掌握这些技术，可以显著提升代码的可读性和维护性，为开发高效、简洁的 Java 程序奠定基础。