java中排序报：Comparison method violates its general contract异常的解决

前言

上周线上的一段排序的java代码出现了一个Comparison method violates its general contract，在解决这个问题的途中学到了一些知识这里总结分享一下。

异常原因

这个排序导致的异常将会在java7以上的版本出现，所以如果你的JDK从6升级到了7或者8，那一定要小心此异常。

在java7的兼容列表中，就有对此排序不兼容的说明：

Area: API: Utilities
Synopsis: Updated sort behavior for Arrays and Collections may throw an IllegalArgumentException
Description: The sorting algorithm used by java.util.Arrays.sort and (indirectly) by java.util.Collections.sort has been replaced. The new sort implementation may throw an IllegalArgumentException if it detects a Comparable that violates the Comparable contract. The previous implementation silently ignored such a situation.
If the previous behavior is desired, you can use the new system property, java.util.Arrays.useLegacyMergeSort, to restore previous mergesort behavior.
Nature of Incompatibility: behavioral
RFE: 6804124

我从资料中查阅到java7开始引入了Timsort的排序算法。我之前一直以为大部分标准库的内置排序算法都是快速排序。现在才得知很多语言内部都使用Timsort排序。随后我在wiki百科上找到了这样一句话：

t was implemented by Tim Peters in 2002 for use in the Python programming language.

所以这个排序自然是以他命名的。

随后我又在网上找到了这样一张图排序比较的图：

可以发现，Timsort在表现上比QuickSort还要好。

这篇博客不去详细讨论Timsort的实现（看上去这个算法还挺复杂的），我可能会写另一篇博客单独讨论Timsort，简单来说Timsort结合了归并排序和插入排序。这个算法在实现过程中明确需要：严格的单调递增或者递减来保证算法的稳定性。

  • sgn(compare(x, y)) == -sgn(compare(y, x))
  • ((compare(x, y)>0) && (compare(y, z)>0)) implies compare(x, z)>0
  • compare(x, y)==0 implies that sgn(compare(x, z))==sgn(compare(y, z)) for all z

看上去很像离散数学课中学习的集合的对称性，传递性的关系。

所以异常的原因是因为排序算法不够严谨导致的，实际上业务上的代码经常不如纯技术上的严谨。比如对于这样一个算法：

选出航班中的最低价

那如果两个相等低价同时存在，按照寻找最低价的逻辑如果这么写：

if (thisPrice < lowPrice){
 lowPrice = thisPrice;
}

那低价这个位置就是“先到先得”了。

但如果这么实现:

if(thisPrice <= lowPrice){
 lowPrice = thisPrice;
}

那后面的低价就会覆盖前面的，变成了“后来者居上”。编程中经常遇到先到先得和后来者居上这两个问题。

所以对于上面那个需要提供严谨的判断大小比较函数实现。所以如果是这样的：

return x > y ? 1 : -1;

那么就不符合此条件。

不过我们逻辑要比这个复杂，其实是这样一个排序条件。按照：

  • 价格进行排序，如果价格相等则起飞时间靠前的先排。
  • 如果起飞时间也相等，就会按照：
  • 非共享非经停>非经停>非共享>经停的属性进行优先级选择，如果这些属性都全部相等，才只能算是相等了。

所以这个判断函数的问题是：

public compareFlightPrice(flightPrice o1, flightPrice o2){
 // 非经停非共享
 if (o1.getStopNumber() == 0 && !o1.isShare()) {
 return -1;
 } else if (o2.getStopNumber() == 0 && !o2.isShare()) {
 return 1;
 } else {
 if (o1.getStopNumber() == 0) {
  return -1;
 } else if (o2.getStopNumber() == 0) {
  return 1;
 } else {
  if (!o1.isShare()) {
  return -1;
  } else if (!o2.isShare()) {
  return 1;
  } else {
  if (o1.getStopNumber() > 0) {
   return -1;
  } else if (o2.getStopNumber() > 0) {
   return 1;
  } else {
   return 0;
  }
  }
 }
 }
}

这个函数有明显的先到先得的问题，比如对于compareFlightPrice(a, b) ，如果ab都是非共享非经停，那么这个就会把a排到前面，但如果调用compareFlightPrice(b, a) ，b又会排到前面，所以必须判断a是非共享非经停且b不是非共享非经停，才能让a排在前面。

当然除了改比较函数，还有一个解决方式是：给jvm添加启动参数。

-Djava.util.Arrays.useLegacyMergeSort=true

还需要注意的是，并不一定你的集合中存在相等的元素，并且比较函数不符合上面的严谨定义，就一定会稳定浮现此异常，实际上我们在生产环境出现此异常的概率很小，毕竟java并不会蠢到先去把整个数组都校验一遍，实际上它是在排序的过程中发现你不符合此条件的。所以有可能某种集合顺序让你刚好绕过了此判断。

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对我们的支持。

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