Java让用户自定义字段 java中自定义类型

一、问题引出

@SuppressWarnings("all")
public class Homework05 {
    public static void main(String[] args) {
    
        TreeSet treeSet1 = new TreeSet();
        treeSet1.add(new Person1("jack")); //抛出异常
        //异常原因：自定义类Person没有实现Comparable接口，同时TreeSet也是采用无参构造器（没有传入比较器）
        //(Comparable<? super K>)k1 将传入的key进行向上转型(类型转换)时无法转换，抛出异常
    }
}

class Person1{
    private String name;

    public Person1(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person1{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

1. 代码运行结果:

      上述代码中,在treeSet1.add(new Person1("jack"));添加数据到TreeSet对象中时，会抛出ClassCastException异常，即Person1 cannot be cast to java.lang.Comparable类型转换失败。

2. 分析结果：

      由于初始化TreeSet对象是使用的是无参构造器，也就没有提供比较器comparator,所以JDK底层源码会使用接口Comparable的compareTo方法来比较新数据与已经存储在对象中的数据。使用compareTo需要将数据类型转换为Comparable类型，然而Person1类没有实现接口Comparable,因此在将Person1对象的数据类型转为Comparablel类型时抛出异常，无法完成向上转型。具体原理看JDK源码分析。

3. JDK源码分析:

      3.1 TreeMap的put方法源码简化如下：

public V put(K key, V value) {
        Entry<K,V> t = root;
        if (t == null) { //插入第一个数据时,root为null
            compare(key, key); // type (and possibly null) check，调用TreeMap的compare方法

            root = new Entry<>(key, value, null);
            size = 1;
            modCount++;
            return null;
        }
        
        //root!=null,插入的不是第一个数据
        int cmp;
        Entry<K,V> parent;
        // split comparator and comparable paths
        Comparator<? super K> cpr = comparator;  //比较器赋值给cpr
        if (cpr != null) { //初始化TreeSet或TreeMap对象时，传入了自定义的比较器
            do {
                parent = t;
                cmp = cpr.compare(key, t.key); //调用程序员传入的自定义的比较器里重写的compare方法
                if (cmp < 0)
                    t = t.left;
                else if (cmp > 0)
                    t = t.right;
                else
                    return t.setValue(value);
            } while (t != null);
        }
        else { //初始化TreeSet或TreeMap对象时，没有传入了自定义的比较器，cpr=null
            if (key == null)
                throw new NullPointerException();
            @SuppressWarnings("unchecked")
                Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key; //向上转型，将自定义数据类型的对象转为Comparable接口类型
            do {
                parent = t;
                cmp = k.compareTo(t.key); //调用实现了Comparable接口的自定义数据类型里面重写的compareTo方法
                if (cmp < 0)
                    t = t.left;
                else if (cmp > 0)
                    t = t.right;
                else
                    return t.setValue(value);
            } while (t != null);
        }
        return null;
    }

      3.2 TreeMap的compare方法如下：

@SuppressWarnings("unchecked")
 final int compare(Object k1, Object k2) {
     return comparator==null ? ((Comparable<? super K>)k1).compareTo((K)k2)
         : comparator.compare((K)k1, (K)k2);

compare分析：
    (1) 初始化TreeSet对象时没有提供比较器comparator,即comparator=null，此时会使用接口Comparable的compareTo即((Comparable<? super K>)k1).compareTo((K)k2)将传入的k1和k2做比较。
    (2) 初始化TreeSet对象时提供比较器comparator,即comparator！=null，此时会使用比较器comparator的compare即comparator.compare((K)k1, (K)k2);将传入的k1和k2做比较。

二、问题解决

（一）方法一：自定义数据类型实现接口Comparable，并重写compareTo方法
代码:

@SuppressWarnings("all")
public class Homework05 {
    public static void main(String[] args) {
    
        //解决方法1：自定义数据类型实现Comparable接口,每次插入数据都会使用重写的compareTo方法将要插入的新数据和已经存储在集合中的数据做比较
        TreeSet treeSet2 = new TreeSet();
        treeSet2.add(new Person2("pony"));
        treeSet2.add(new Person2("pony")); //会使用Person2重写的compareTo来比较去重
        treeSet2.add(new Person2("tom"));
        System.out.println("treeSet2 = " + treeSet2);

        
    }
}

class Person2 implements Comparable{
    private String name;

    public Person2(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    //方法1：实现Comparable接口，重写compareTo方法
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        Person2 p2 = (Person2)o;
        return  this.name.compareTo(p2.name); //实现比较
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person2{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

（二）方法二：初始化TreeSet对象时，用基于接口Comparator的匿名内部类创建比较器对象，重写compare方法，并将比较器对象赋值给TreeMap里的this.comparator代码：

@SuppressWarnings("all")
public class Homework05 {
    public static void main(String[] args) {

        //解决方法2：使用带比较器Comparator对象的构造器,每次插入数据都会调用基于接口Comparator实现的匿名内部类的compare方法，比较新数据与已经存储在集合里的所有数据
        TreeSet treeSet3 = new TreeSet(new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                return ((Person1) o1).getName().compareTo(((Person1) o2).getName());
            }
        });
        treeSet3.add(new Person1("周树人"));
        treeSet3.add(new Person1("鲁迅"));
        treeSet3.add(new Person1("鲁迅")); //调用匿名内部类创建的对象的compare方法去重
        System.out.println("treeSet3 = " + treeSet3);
    }
}

class Person1{
    private String name;

    public Person1(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person1{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }