Java 关于递归的调用机制精细解读

时间：2022-03-14 23:44:37

方法的递归调用

 

1. 基本介绍：

简单地说，递归就是方法自己调用自己，每次调用时传入不同的变量，递归有助于编程者解决复杂问题的同时让代码变得简洁，化繁为简是其核心思想。

 

2. 递归能解决什么问题？

  • 各种经典数学问题，如：八皇后问题，汉诺塔(河内塔)，阶乘问题，迷宫问题，青蛙跳台阶，球和篮子的问题(Google编程大赛)；
  • 各种算法中也会使用到递归思想，比如快速排序(quick sort)，归并排序(merge sort)，二分查找(binary search)，分治算法(divide and conquer)等；
  • 用栈解决的问题换成递归实现 --> 递归代码比较简洁；

 

3. 递归举例分析：

 

3.1 打印问题：

我们来看一哈这一段代码：

package com.recursion;

class Test{
    public void test(int n) {
        if (n > 2) {
            test(n - 1);
        }
        System.out.println("n=" + n);
    }
}

public class Recursion {
    public static void main(String[] args) {
      Test t1 = new Test();
      t1.test(4); //尝试输出看看
    }
}

代码截图：

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运行结果：

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结果分析：

为了看起来比较规范，首先我们先简单画出 JVM内存区域 ，这里只涉及到栈空间，堆空间和方法区：

  • 首先看到main方法(程序的入口)，有C/C++基础的小伙伴们应该晓得，我们知道在调用方法时，在栈空间中会创建相应的栈帧，main方法也是一个方法，也会被其他进程调用（在Linux中main函数有_start函数调用 ，这里不在展开，感兴趣的小伙伴自行了解⑧），所以自然也会形成main栈帧。此时new了一个对象，此对象会在堆中创建，在栈中的引用变量会指向此堆空间，也就是保存了此对象的地址，如图。
  • 在main方法中调用了test方法，所以在栈中也会创建test栈帧，此时我们传入的n为4，接下来判断n大于4吗？很明显大于4，所以在test栈中又要调用test(n-1)，也就是调用test(3)，既然调用了方法，那便又要在栈中创建相应的栈帧，以此类推。
  • 当调用的方法为test(2)时，此时判断n大于2显然为false，此时便要执行方法的最后一句语句，也就是sout打印语句，此时便会先打印2，打印完2之后方法结束(被操作系统回收/资源销毁)，返回到前一个调用此方法的栈帧中，也是以此类推，直到main方法结束。
  • 具体机制见下图。

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接上图~~

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到这里，我们大概就能懂为啥是先打印2，再打印3，最后才打印4了。

我们再来进一步拓展一下上述问题：

源代码：

package com.recursion;

class Test{
    public void test(int n) {
        if (n > 2) {
            test(n - 1);
        } else {  //唯一区别就是加了else
            System.out.println("n=" + n);
        }
    }
}

public class Recursion {
    public static void main(String[] args) {
      Test t1 = new Test();
      t1.test(4); //尝试输出看看
    }
}

代码截图：

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运行结果：

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尝试自己分析一下⑧，简单来说就是if执行了else就不执行，else执行了说明if也没执行。

 

3.2 阶乘问题：

源代码：

package com.recursion;

class Test01 {
    public int factorial(int n) {
        if (n == 1) {
            return 1;
        } else {
            return factorial(n - 1) * n;
        }
    }
}

public class Factorial {
    public static void main(String[] args) {
        Test01 test = new Test01();
        int ret = test.factorial(5);
        System.out.println("ret=" + ret);

    }
}

运行结果：

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结果分析：大体上都跟前面的打印例子差不多，都是调用自身时在栈上开辟相应的栈帧，前面忘说了，栈帧其实会二次开辟的，啥意思呢，就是说调用方法时先在栈上分配一块较大的空间，也就是栈帧，而在栈帧内部还会进行一次具体的内存划分，具体到每一个变量。每个栈帧结束后将返回值返回给上一个栈帧，以此类推就能清晰明了的弄清楚递归的调用机制。

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递归的重要规则：

  • 执行一个方法时，就创建一个相应的新的受保护的独立空间 (栈空间/栈帧)；
  • 方法的局部变量是独立的，不会相互影响，比如前面多次提到的n变量；
  • 如果方法中使用的是引用类型变量，比如数组或者String类型变量，就会共享该引用类型的数据 (指向同一堆空间)；
  • 递归必须向退出递归的条件逼近，否则就是无限递归，会出现栈溢出Stack Overflow Error，也就是死循环；
  • 当一个方法执行完毕，或者遇到return时，就会返回，返回的规则遵守谁调用就将结果返回给谁，同时当方法执行完毕或者返回时，该方法也就是执行完毕，还给操作系统，具体是啥时候还给操作系统这要看当时的环境；

到此这篇关于Java 关于递归的调用机制精细解读的文章就介绍到这了,更多相关Java 递归内容请搜索服务器之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持服务器之家！

原文链接：https://blog.csdn.net/b_ingram/article/details/120638507

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