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

Z时代
2024-01-10
分类：IT

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;
  }
  }
 }
 }
}