为什么Java的排序实现会在排序前将列表转换为数组？答案

【问题标题】：Why does Java's sort implementation convert a list to an array before sorting?为什么Java的排序实现会在排序前将列表转换为数组？
【发布时间】：2015-07-29 04:59:18
【问题描述】：

在 JDK 1.8 中，java.util.List#sort(Comparator) 方法的第一条语句如下：

Object[] a = this.toArray();

将列表复制到数组中，对其进行排序，然后将列表的每个节点重置为数组中排序后的值，成本很高。

在对ArrayList 进行排序时，似乎可以不将值复制到临时数组中。我对吗？如果没有，是什么指导了该方法的创建者？

【问题讨论】：

列表实现有很多，包括链表，其中对列表本身进行排序可能成本更高。
"在 ArrayList 的情况下，似乎可以不将值复制到数组。" - 这正是它的完成方式。
感谢您的快速回复。

标签： java arrays list sorting java-8

【解决方案1】：

java.util.List 接口中的sort 只是列表排序的默认实现。

ArrayList 使用排序方法覆盖此默认值，该方法直接对其内部数组进行排序。

【讨论】：

【解决方案2】：

对于 ArrayList，或者其他随机访问的 List，你可能是对的。

但是，Collections.sort 支持任何 List 实现。例如，对于 LinkedList，在排序期间交换元素会非常广泛（因为查找第 i 个元素需要线性时间）。

将List转为数组，并在数组排序后设置原始List的元素，给算法增加了一个线性时间分量，不会改变(O(nlog(n)))的渐近运行时间。

【讨论】：

看起来像这样的简单代码： if(this instanceof ArrayList) { // only sort } else { // do stuff as平常 } 将改进方法。我说的对吗？
@the_kaba 这不是必需的：正如 greg 指出的那样，ArrayList 之类的实现将覆盖此默认方法，因此它们无需先创建数组即可执行排序。

【解决方案3】：

在 OpenJDK 1.8 中，java.util.ArrayList#sort(Comparator) 不会复制其内部数组；它按照您的建议排序。

您批评的java.util.List#sort() 的实现具有以下随附文档：

默认实现获取包含此列表中所有元素的数组，对数组进行排序，并遍历此列表，从数组中的相应位置重置每个元素。（这避免了 n² log(n) 性能，该性能会因尝试对链表进行就地排序而导致。）

也就是说，复制数组并随机访问比在链表中线性移动的开销更有效。常见的实现试图用复制开销换取元素访问开销。对于像ArrayList 这样不需要复制来获得对元素的相同随机访问的情况，库通过覆盖该方法来省略复制。

一个有趣的比较：看看 C++ 标准库的 std::sort() 和 std::list::sort() 函数：

std::sort() 需要使用随机访问分隔范围的参数。
std::list::sort() 假设通过遍历链表节点仅线性访问。

通用std::sort() 算法更有效，但该库禁止在std::list（这是一个链表，类似于Java 的java.util.LinkedList）上调用它。为了方便起见，该库提供了一种效率较低的方法来对std::list 进行排序。与 Java 库不同，C++ 库不会为了使用随机访问 std::sort() 算法而将 std::list() 复制到数组中。

【讨论】：