Java?項目中使用遞歸的小結

更新時間：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用自身的過程,遞歸是基于方法調用棧的原理實現(xiàn)的：當一個方法被調用時,會在調用棧中創(chuàng)建一個對應的棧幀,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

筆者在最近的項目開發(fā)中，遇到了兩個父子關系緊密相關的場景：評論樹結構、部門樹結構。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。

在之前的項目開發(fā)經(jīng)驗中，遞歸使用得是較少的，但作為一個在數(shù)據(jù)結構操作中遍歷樹節(jié)點的解決方案，我還是拿出來作為技術積累進行記錄以及分享。

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于遞歸的基本概念了。

在 Java 中，遞歸是指在方法的定義中調用自身的過程，遞歸是基于方法調用棧的原理實現(xiàn)的：當一個方法被調用時，會在調用棧中創(chuàng)建一個對應的棧幀，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用自身，這會導致多個相同方法的棧幀依次入棧。當滿足終止條件時，遞歸開始回溯，棧幀依次出棧，方法得以執(zhí)行完畢。

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

1.2優(yōu)缺點

優(yōu)點：

簡化問題：遞歸能夠將復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；
實現(xiàn)高效算法：遞歸在某些算法中能夠實現(xiàn)高效的解決方法，如數(shù)據(jù)結構操作中遍歷樹節(jié)點等。

缺點：

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

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 進行 foreach，在內(nèi)部設置條件，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("計算機技術");
        list.add("土木工程");
        list.add("市場營銷");
        list.forEach(val -> {
            if (val.contains("計算機")){
                log.info("迭代前的的專業(yè)名稱：{}", val);
                String str = val.replace(val, "計算機科學與技術");
                log.info("迭代后的的專業(yè)名稱：{}", str);
            }
        });
    }

結果為：

迭代結果簡圖

遞歸（Recursion）

遞歸的例子會在下一小節(jié)詳細給出。

二、實際案例

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用，會得到遞歸的結果
     * @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、改進方案

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

3.1控制遞歸層數(shù)

JVM 默認控制的遞歸最大深度限制在 1000 層，可以通過設置 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)進行控制：

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