자바에서는 Comparable과 Comparator라는 두 가지 정렬 인터페이스를 제공합니다. Comparable은 기본 정렬 기준을 구현하는 데 사용되고, Comparator는 다른 기준으로 정렬하고자 할 때 사용됩니다. 이번 포스트에서는 Comparable 인터페이스의 유일한 메서드인 compareTo에 대해 알아보겠습니다.

1. Comparable의 의미

Comparable을 구현했다는 것은 해당 클래스의 인스턴스들이 natural order를 갖는다는 것을 의미합니다. 이를 통해 Comparable을 구현한 객체들의 배열은 다음과 같이 정렬할 수 있습니다:

1

Arrays.sort(a);


2. compareTo 메서드의 규약

compareTo 메서드는 다음과 같은 규칙을 따릅니다:

  • 이 객체가 주어진 객체(매개변수로 받는)보다 작으면 음의 정수를, 같으면 0을, 크면 양의 정수를 반환합니다.
  • 이 객체와 비교할 수 없는 타입이면 ClassCastException을 던집니다.

여기서 sgn(표현식) 표기는 수학에서의 부호 함수를 뜻하며, 표현식의 값이 음수, 0, 양수일 때 각각 -1, 0, 1을 반환하도록 정의합니다.

1) 규약 요약

  • Comparable을 구현한 클래스는 모든 x, y에 대해 다음을 만족해야 합니다.

    sgn(x.comparaTo(y)) == -sgn(y.comparaTo(x))
    따라서 sgn(x.compareTo(y))는 sgn(y.compareTo(x))가 예외를 던질 때에만 예외를 던져야 합니다.

  • Comparable을 구현한 클래스는 추이성을 보장해야 합니다.

    x.compareTo(y) > 0 and y.compareTo(z) > 0 ⟹ x.compareTo(z) > 0

  • 모든 z에 대해:

    x.compareTo(y) == 0 ⟹ sgn(x.compareTo(z)) == sgn(y.compareTo(z))

  • 권장 사항이지만 꼭 지켜야 하는 것은:

    (x.compareTo(y) == 0) == (x.equals(y))


이러한 규약을 지키지 않으면 TreeSet, TreeMap과 같이 비교를 활용하는 클래스에서 오작동이 발생할 수 있습니다.



3. Comparable과 제네릭

Comparable 인터페이스는 타입 인수를 받는 제네릭 인터페이스입니다. 따라서 compareTo 메서드의 매개변수 타입은 컴파일 타임에 정해지므로, 형변환이 필요하지 않습니다.



4. 객체 참조 필드 비교

객체의 참조 필드를 비교할 때는 compareTo 메서드를 재귀적으로 호출합니다. 만약 Comparable을 구현하지 않은 필드나 표준이 아닌 순서로 비교해야 한다면, Comparator를 사용하면 됩니다.

클래스의 핵심 필드가 여러 개일 경우, 가장 중요한 필드부터 비교하는 것이 좋습니다. 비교 결과가 0이 아니라면 그 지점에서 정렬 순서가 결정되기 때문입니다.



5. JAVA 8에서 compareTo 메서드 구현하기

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11

List<Student> students = Arrays.asList(
    new Student(30, "kim"),
    new Student(50, "jake"),
    new Student(50, "foo")
);

students.sort(
    Comparator.comparingInt(Student::getAge)
        .thenComparing(Student::getName)
);
// 이뿐만 아니라 다양한 방식으로 정렬을 할 수 있습니다.

위와 같은 방식으로 코드를 간결하게 작성할 수 있습니다. 하지만 이 방식은 약간의 성능 저하가 있을 수 있습니다.



6. 정리

  • Comparable을 구현하면 객체의 자연 순서를 정의할 수 있습니다. 이를 통해 Arrays.sort()와 같은 메서드에서 직접 정렬이 가능합니다.
  • compareTo 메서드는 명확한 규약을 따르며, 이를 지키지 않으면 여러 데이터 구조에서 오류가 발생할 수 있습니다.
  • 객체의 비교 기준이 복잡한 경우, Comparator를 사용하는 것이 더 적합할 수 있습니다.