Java 中怎样实现一种即使元素改变依然有序的集合？

Question

一个游戏项目，服务器需要维护一个玩家的有序集合（排行榜），玩家的一些动作会改变自身的状态，比如等级改变。我希望在不使用 Collections.sort() 方法的情况下维持这个集合的有序状态。

我尝试了继承了 TreeSet 然后实现一个重新排序的回调 ReorderCallback，在任何玩家经验值改变的时候调用回调的方法 reorder() 来使集合（排行榜）保持有序，代码如下

interface ReorderCallback<T> {

    void reorder(T element);

}

class AlwaysOrderedSet<T> extends TreeSet<T> implements ReorderCallback<T> {

    // ...

    @Override

    public void reorder(T element) {

        remove(element);

        add(element);

    }

}

然后调用 AlwaysOrderedSet

AlwaysOrderedSet<Player> set = new AlwaysOrderedSet<>();

player.setExp(xxxxx);

set.reorder(player);

然而，每次玩家状态改变后调用 reorder() 并不能保持原集合的有序，反而会重复添加 player。因为 TreeSet 无法追踪元素的变化，就像以下的演示一样，

public class Sorter {

    public static void main(String[] args) {

        class Student implements Comparable<Student> {

            int id;

            String name;

            int age;

            Student(int id, String name, int age) {

                this.id = id;

                this.name = name;

                this.age = age;

            }

            @Override

            public String toString() {

                return String.format("id=%d, name=%s, age=%d", id, name, age);

            }

            @Override

            public int compareTo(Student o) {

                return o.age - this.age;

            }

        }

        Set<Student> alwaysOrdered = new TreeSet<>();

        Student a = new Student(1, "Amy", 50);

        Student b = new Student(2, "Bob", 30);

        Student c = new Student(3, "Chris", 40);

结果是

-- before --

id=1, name=Amy, age=50

id=3, name=Chris, age=40

id=2, name=Bob, age=30

-- after --

id=1, name=Amy, age=50

id=3, name=Chris, age=40

id=2, name=Bob, age=100

-- after remove and add --

id=2, name=Bob, age=100

id=1, name=Amy, age=50

id=3, name=Chris, age=40

id=2, name=Bob, age=100

对 b 的更改并没有改变其在集合中的位置。移除 b 再添加 b 后反而元素变多了，即一开始就移除失败了。

所以我想问一下，有没有一种模式或者类能提供一种结构使得集合中元素值变化后，通过某种回调来使集合依旧有序？

Answer 1

先不管用数组还是链表的细节。一个数组int[] a=[10,6,2,0]，当a[3]这个元素的值从0变成7的时候。做法可以如下：保持其它元素的相对位置不变（也就是不使用Collections.sort()），将a[3]这个元素放到a[0]后，然后将a[0]后的元素整体后移一位。看上不不错，但是考虑到这个是排名，比如说1000个用户，那么上面的操作的次数就要乘以1000。这里是并发，肯定得涉及到加锁，所以性能可能并不乐观。再想想我们自己玩游戏的体验，排行榜并不是实时刷新的。那我们还是通过Collections.sort()来实现，每5分钟一次，而不是每次用户信息状态改变后都去修改。