Comparable과 Comparator는 객체 지향 관점에서 어떤 차이가 있을까?

지인이 최근 면접에서 받은 질문이 재밌어보여 정리해보았습니다.

개요

둘다 Collections Framework의 Infrastructure 영역의 Ordering과 관련된 인터페이스입니다. 참고 자료: Outline of the Collections Framework

둘다 정렬을 위해 사용하지만 서로 어떤 차이가 있는지 알아보겠습니다.

Comparable	Comparator
인퍼테이스이다.	인터페이스이다.
compareTo() 메서드를 제공한다.	compare() 메서드를 제공한다.
java.lang 패키지이다.	java.util 패키지이다.
natural or default 정렬에 사용할 수 있다.	custom 정렬에 사용할 수 있다..
단일 항목 정렬을 제공한다.	여러 항목에 대한 정렬을 제공한다.
구현 클래스를 modify 한다.(overide로 인한)	modify 하지 않는다.

Comparable

Comparable은 객체를 동일한 타입의 객체와 비교할 수 있게 해줍니다. Integer, Double, String과 같은 내장 클래스들은 Comparable을 구현하고 있습니다.

위의 표에서도 확인할 수 있듯이 natural order와 default order를 통해 정렬할 수 있는데, 이는 해당 객체 자체가 어떻게 정렬이 되어야 하는지에 대한 정보를 가지고 있음을 의미합니다.

사용법

Comparable 인터페이스를 구현하는 클래스는 compareTo() 메서드를 오버라이드하여 자체 정렬 방법을 제공합니다.

동일한 타입인 T와 비교하는 compareTo() 메서드를 구현하는 것을 확인할 수 있습니다.

// Comparable 인터페이스를 구현하는 클래스
class T implements Comparable<T> {
    @Override
    public int compareTo(T t) {
        // comparasion logic
    }
}

x.compareTo(y)와 같이 메서드를 호출하면 x와 y를 비교하여 결과를 반환합니다.

예시

Integer의 예시를 들어보겠습니다.

public final class Integer extends Number
        implements Comparable<Integer>, Constable, ConstantDesc {

    public int compareTo(Integer anotherInteger) {
        return compare(this.value, anotherInteger.value);
    }

    public static int compare(int x, int y) {
        return (x < y) ? -1 : ((x == y) ? 0 : 1);
    }        
}

위에서 다루었던 natural/default order가 숫자이므로 대소 비교(numerically less/greater)를 통해서 정렬하는 것을 확인할 수 있습니다.

String의 예시는 Comparator의 내용에서 다루겠습니다.

Comparator

Comparator도 객체를 정렬할 수 있게 해주는 인터페이스입니다.

Comparator는 함수형 인터페이스로 정의됩니다. 함수형 인터페이스는 단 하나의 추상 메서드(Single Abstract Method, SAM)를 가지고 있는 인터페이스입니다.

Comparable 인터페이스를 구현하는 경우, 해당 클래스는 compareTo() 메서드를 오버라이드하여 자체(natural/default) 정렬 방법을 갖게됩니다.

즉 자체 정렬 방법을 알 수 없는(unaware) 클래스에 대해서 Comparator 인터페이스를 구현하여 compare() 메서드를 오버라이드함으로써 custom 정렬 방법을 제공할 수 있습니다.

Comparator는 객체의 여러 항목(data member)에 대한 정렬을 제공할 수 있습니다.

사용법

Comparator<T> comparator = (T t1, T t2) -> { /* 비교 로직 */ } 과 같이 람다식을 통해 동일한 T 타입 객체 두개를 비교하고 int 값을 반환하도록 구현합니다.

예시

String의 예시를 들어보겠습니다.

public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence,
        Constable, ConstantDesc {

    public int compareTo(String anotherString) {
        byte[] v1 = value;
        byte[] v2 = anotherString.value;
        byte coder = coder();
        if (coder == anotherString.coder()) {
            return coder == LATIN1 ? StringLatin1.compareTo(v1, v2)
                    : StringUTF16.compareTo(v1, v2);
        }
        return coder == LATIN1 ? StringLatin1.compareToUTF16(v1, v2)
                : StringUTF16.compareToLatin1(v1, v2);
    }

    public static final Comparator<String> CASE_INSENSITIVE_ORDER
            = new CaseInsensitiveComparator();

    private static class CaseInsensitiveComparator
            implements Comparator<String>, java.io.Serializable {

        @Serial
        private static final long serialVersionUID = 8575799808933029326L;

        public int compare(String s1, String s2) {
            byte[] v1 = s1.value;
            byte[] v2 = s2.value;
            byte coder = s1.coder();
            if (coder == s2.coder()) {
                return coder == LATIN1 ? StringLatin1.compareToCI(v1, v2)
                        : StringUTF16.compareToCI(v1, v2);
            }
            return coder == LATIN1 ? StringLatin1.compareToCI_UTF16(v1, v2)
                    : StringUTF16.compareToCI_Latin1(v1, v2);
        }

        @Serial
        private Object readResolve() {
            return CASE_INSENSITIVE_ORDER;
        }
    }
}

Comparable 인터페이스를 구현하는 String 클래스는 자체 정렬 방법인 사전식 순서를 제공합니다.

동시에 CASE_INSENSITIVE_ORDER라는 Comparator를 제공하여 대소문자를 무시하고 비교하는 정렬 방법을 제공합니다.

Comparator의 메서드

그래서?

Comparable과 Comparator의 차이를 알아보았습니다만, 이 둘의 객체 지향 관점에서의 차이는 무엇일까요?

Comparable은 객체의 내부적인 비교 방법을 정의하는데 초점을 맞춥니다.

객체의 비교 방법을 그 객체의 내부에 캡슐화하는데, 이는 SOLID 원칙 중 하나인 단일 책임 원칙(SRP)을 반영합니다.

객체는 자신의 데이터와 그 데이터를 어떻게 비교할지에 대한 로직을 스스로 관리함으로써, 비교 메커니즘을 객체의 일부로 만듭니다.

반면, Comparator는 객체의 외부적인 비교 방법을 정의하는데 초점을 맞춥니다.

비교 로직을 객체 외부에 정의할 수 있도록 함으로써, 개방/폐쇄 원칙(OCP)과 의존성 역전 원칙(DIP)을 적용합니다.

다형성과 전략 패턴을 활용하여 객체의 비교 방법을 외부에서 정의할 수 있게 하여 기존 코드를 변경하지 않고도 비교 방식을 쉽게 확장하거나 변경할 수 있게 합니다.

이는 유연성과 재사용성을 증가시키며, 정렬 방식을 동적으로 변경할 수 있는 능력을 제공합니다.

결론

기존에는 인지하지 못했던 Comparable과 Comparator의 차이를 객체 지향 관점에서 살펴보았습니다.

상황에 따라 Comparable과 Comparator를 적절히 사용하여 객체의 정렬 방법을 정의하여 사용하면 좋을 것 같습니다.

REF

https://www.scaler.com/topics/java/comparable-and-comparator-in-java/ https://www.geeksforgeeks.org/comparable-vs-comparator-in-java/
https://st-lab.tistory.com/243