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Java?項(xiàng)目中使用遞歸的小結(jié)

 更新時(shí)間:2024年07月02日 08:59:01   作者:CodeBlogMan  
在 Java 中,遞歸是指在方法的定義中調(diào)用自身的過程,遞歸是基于方法調(diào)用棧的原理實(shí)現(xiàn)的:當(dāng)一個方法被調(diào)用時(shí),會在調(diào)用棧中創(chuàng)建一個對應(yīng)的棧幀,包含方法的參數(shù)、局部變量和返回地址等信息,這篇文章主要介紹了Java?項(xiàng)目中對使用遞歸的理解分享,需要的朋友可以參考下

前言

筆者在最近的項(xiàng)目開發(fā)中,遇到了兩個父子關(guān)系緊密相關(guān)的場景:評論樹結(jié)構(gòu)、部門樹結(jié)構(gòu)。具體的需求如:找出某條評論下的所有子評論id集合,找出某個部門下所有的子部門id集合。

在之前的項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)中,遞歸使用得是較少的,但作為一個在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)操作中遍歷樹節(jié)點(diǎn)的解決方案,我還是拿出來作為技術(shù)積累進(jìn)行記錄以及分享。

一、什么是遞歸

1.1基本概念

這里就有必要簡單介紹一下關(guān)于遞歸的基本概念了。

在 Java 中,遞歸是指在方法的定義中調(diào)用自身的過程,遞歸是基于方法調(diào)用棧的原理實(shí)現(xiàn)的:當(dāng)一個方法被調(diào)用時(shí),會在調(diào)用棧中創(chuàng)建一個對應(yīng)的棧幀,包含方法的參數(shù)、局部變量和返回地址等信息。在遞歸中,方法會在自身的定義中調(diào)用自身,這會導(dǎo)致多個相同方法的棧幀依次入棧。當(dāng)滿足終止條件時(shí),遞歸開始回溯,棧幀依次出棧,方法得以執(zhí)行完畢。

遞歸的關(guān)鍵是定義好遞歸的終止條件和遞歸調(diào)用的條件。如果沒有適當(dāng)?shù)慕K止條件或遞歸調(diào)用的條件不滿足,遞歸可能會陷入無限循環(huán),導(dǎo)致棧內(nèi)存溢出。

1.2優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn):

  • 簡化問題:遞歸能夠?qū)?fù)雜問題分解成更小規(guī)模的子問題,簡化了問題的解決過程;
  • 實(shí)現(xiàn)高效算法:遞歸在某些算法中能夠?qū)崿F(xiàn)高效的解決方法,如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)操作中遍歷樹節(jié)點(diǎn)等。

缺點(diǎn):

  • 棧溢出風(fēng)險(xiǎn):遞歸可能導(dǎo)致方法調(diào)用棧過深,造成棧內(nèi)存溢出;
  • 性能損耗:遞歸調(diào)用需要創(chuàng)建多個棧幀,對系統(tǒng)資源有一定的消耗;
  • 可讀性不高:遞歸的使用需要謹(jǐn)慎,不合理地使用可能造成代碼難以理解和調(diào)試。

1.3與迭代的區(qū)別

  • 迭代(Iteration)

    迭代常見于 for 循環(huán)中:比如有一個集合 A,對 A 進(jìn)行 foreach,在內(nèi)部設(shè)置條件,符合條件后將集合中某個元素的值替換成別的值。

迭代示例簡圖

    @Test
    public void iterationTest(){
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("計(jì)算機(jī)技術(shù)");
        list.add("土木工程");
        list.add("市場營銷");
        list.forEach(val -> {
            if (val.contains("計(jì)算機(jī)")){
                log.info("迭代前的的專業(yè)名稱:{}", val);
                String str = val.replace(val, "計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)");
                log.info("迭代后的的專業(yè)名稱:{}", str);
            }
        });
    }

結(jié)果為:

迭代結(jié)果簡圖

遞歸(Recursion)

遞歸的例子會在下一小節(jié)詳細(xì)給出。

二、實(shí)際案例

下面筆者以遞歸獲取某個評論id下面所有的子級評論id為例子,向大家介紹這個遞歸的過程。

首先,這里給出一個簡單的數(shù)據(jù)庫評論表的 demo,id 是主鍵id 也是評論唯一 id,parent_id 是該條評論的父評論 id,status 為1表示審核通過的狀態(tài)。

其中,我們可以簡單發(fā)現(xiàn):這里21為第一層,28和29為第二層、31和32為第三層,草圖如下所示:

評論id簡單層級示意圖

那么,我們?nèi)绾螌?1、28、29、31、32都放進(jìn)一個集合里返回呢?下面的代碼示例可以給你一個參考。

但是,在看代碼之前,有個問題請你思考一下:

從21開始后,遍歷的路線是21-28-29?還是21-28-31?還是21-29-32?或者是21-28-31-29-32?

下面是經(jīng)過脫敏處理后的參看代碼示例,注釋都寫得比較清楚了:

    /**
     * 這里可以看作是外部接口的調(diào)用,會得到遞歸的結(jié)果
     * @param id
     */
    private List<Integer> getIdListMethod(Integer id){
        ArrayList<Integer> idList = new ArrayList<>();
        this.getAllIdByRecursion(id, idList);
        log.info("遞歸后得到的id集合:{}", idList);
        return idList;
    }
    /**
     * 這里是遞歸的過程
     * @param id
     * @param idList
     */
    private void getAllIdByRecursion(Integer id, List<Integer> idList){
        LambdaQueryWrapper<Comment> wrapper = new LambdaQueryWrapper<>();
        //先把該id下所有的第一級子id找到
        wrapper.eq(Comment::getParentId, id).eq(Comment::getStatus, NumberUtils.INTEGER_ONE);
        List<Comment> commentList = this.list(wrapper);
        for (Comment children : commentList){
            this.getAllIdByRecursion(children.getId(), idList);
        }
        log.info("放入集合的id為:{}", id);
        idList.add(id);
    }

上面問題的答案是:遞歸后得到的id集合:[21,28,31,29,32],原因就是:迭代會從一棵樹開始遍歷到底,沒有元素了再從頭開始遍歷,依次迭代,類似于深度優(yōu)先遍歷。

比如:21下面有兩個子id:28和29,那么會先走21-28-31這棵樹,到底了后接著按照29-32遍歷。

三、改進(jìn)方案

我根據(jù)自己的開發(fā)經(jīng)驗(yàn),可以從控制遞歸層數(shù)和改用 Stream 這兩種辦法來對遞歸進(jìn)行改進(jìn)。

3.1控制遞歸層數(shù)

JVM 默認(rèn)控制的遞歸最大深度限制在 1000 層,可以通過設(shè)置 JVM 參數(shù)來控制其深度,如:

java -Xss5m #表示將每個線程的棧內(nèi)存大小設(shè)置為5MB,已經(jīng)是比較大了

或者在代碼層面對遞歸的層數(shù)進(jìn)行控制:

        int depth = 0;
        //遞歸方法調(diào)用
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            depth++;
        }
        if (depth > 100){
            //其它操作
        }

3.1用 Stream 遍歷

核心思路是:先數(shù)據(jù)庫全量查詢(10萬條以內(nèi)),內(nèi)存中使用 Stream 流操作、Lambda 表達(dá)式、Java 地址引用進(jìn)行篩選。

適用于數(shù)據(jù)總量不多的情況,如:部門樹,部門數(shù)量一般情況是比較固定的,一個組織或者公司最多也就幾百上千個部門。

詳情可以看我這篇文章:https://www.cnblogs.com/CodeBlogMan/p/17965824

四、文章小結(jié)

筆者確實(shí)不推薦在項(xiàng)目中過度使用遞歸,但是合理使用的話也能成為解決特定問題的一個利器,至于怎么拿捏這個度,那就要看大家的具體情況了。

Java 項(xiàng)目中對使用遞歸的理解分享到這里就結(jié)束了,文章如有不足和錯誤,或者你有更好的解決思路,歡迎大家的指正和交流!

到此這篇關(guān)于Java 項(xiàng)目中對使用遞歸的理解分享的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java 項(xiàng)目中對使用遞歸的理解分享內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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