【进阶篇】Java 项目中对使用递归的理解分享

【进阶篇】Java 项目中对使用递归的理解分享

前言

笔者在最近的项目开发中，遇到了两个父子关系紧密相关的场景：评论树结构、部门树结构。具体的需求如：找出某条评论下的所有子评论id集合，找出某个部门下所有的子部门id集合。

在之前的项目开发经验中，递归使用得是较少的，但作为一个在数据结构操作中遍历树节点的解决方案，我还是拿出来作为技术积累进行记录以及分享。

一、什么是递归

1.1基本概念

这里就有必要简单介绍一下关于递归的基本概念了。

在 Java 中，递归是指在方法的定义中调用自身的过程，递归是基于方法调用栈的原理实现的：当一个方法被调用时，会在调用栈中创建一个对应的栈帧，包含方法的参数、局部变量和返回地址等信息。在递归中，方法会在自身的定义中调用自身，这会导致多个相同方法的栈帧依次入栈。当满足终止条件时，递归开始回溯，栈帧依次出栈，方法得以执行完毕。

递归的关键是定义好递归的终止条件和递归调用的条件。如果没有适当的终止条件或递归调用的条件不满足，递归可能会陷入无限循环，导致栈内存溢出。

1.2优缺点

优点：

简化问题：递归能够将复杂问题分解成更小规模的子问题，简化了问题的解决过程；
实现高效算法：递归在某些算法中能够实现高效的解决方法，如数据结构操作中遍历树节点等。

缺点：

栈溢出风险：递归可能导致方法调用栈过深，造成栈内存溢出；
性能损耗：递归调用需要创建多个栈帧，对系统资源有一定的消耗；
可读性不高：递归的使用需要谨慎，不合理地使用可能造成代码难以理解和调试。

1.3与迭代的区别

迭代（Iteration）

迭代常见于 for 循环中：比如有一个集合 A，对 A 进行 foreach，在内部设置条件，符合条件后将集合中某个元素的值替换成别的值。

迭代示例简图

    @Test
    public void iterationTest(){
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("计算机技术");
        list.add("土木工程");
        list.add("市场营销");
        list.forEach(val -> {
            if (val.contains("计算机")){
                log.info("迭代前的的专业名称：{}", val);
                String str = val.replace(val, "计算机科学与技术");
                log.info("迭代后的的专业名称：{}", str);
            }
        });
    }

结果为：

迭代结果简图

递归（Recursion）

递归的例子会在下一小节详细给出。

二、实际案例

下面笔者以递归获取某个评论id下面所有的子级评论id为例子，向大家介绍这个递归的过程。

首先，这里给出一个简单的数据库评论表的 demo，id 是主键id 也是评论唯一 id，parent_id 是该条评论的父评论 id，status 为1表示审核通过的状态。

其中，我们可以简单发现：这里21为第一层，28和29为第二层、31和32为第三层，草图如下所示：

评论id简单层级示意图

那么，我们如何将21、28、29、31、32都放进一个集合里返回呢？下面的代码示例可以给你一个参考。

但是，在看代码之前，有个问题请你思考一下：

从21开始后，遍历的路线是21-28-29？还是21-28-31？还是21-29-32？或者是21-28-31-29-32？

下面是经过脱敏处理后的参看代码示例，注释都写得比较清楚了：

    /**
     * 这里可以看作是外部接口的调用，会得到递归的结果
     * @param id
     */
    private List<Integer> getIdListMethod(Integer id){
        ArrayList<Integer> idList = new ArrayList<>();
        this.getAllIdByRecursion(id, idList);
        log.info("递归后得到的id集合：{}", idList);
        return idList;
    }
    /**
     * 这里是递归的过程
     * @param id
     * @param idList
     */
    private void getAllIdByRecursion(Integer id, List<Integer> idList){
        LambdaQueryWrapper<Comment> wrapper = new LambdaQueryWrapper<>();
        //先把该id下所有的第一级子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为：{}", id);
        idList.add(id);
    }

上面问题的答案是：递归后得到的id集合：[21,28,31,29,32]，原因就是：迭代会从一棵树开始遍历到底，没有元素了再从头开始遍历，依次迭代，类似于深度优先遍历。

比如：21下面有两个子id：28和29，那么会先走21-28-31这棵树，到底了后接着按照29-32遍历。

三、改进方案

我根据自己的开发经验，可以从控制递归层数和改用 Stream 这两种办法来对递归进行改进。

3.1控制递归层数

JVM 默认控制的递归最大深度限制在 1000 层，可以通过设置 JVM 参数来控制其深度，如：

java -Xss5m #表示将每个线程的栈内存大小设置为5MB，已经是比较大了

或者在代码层面对递归的层数进行控制：

        int depth = 0;
        //递归方法调用
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            depth++;
        }
        if (depth > 100){
            //其它操作
        }

3.1用 Stream 遍历

核心思路是：先数据库全量查询（10万条以内），内存中使用 Stream 流操作、Lambda 表达式、Java 地址引用进行筛选。

适用于数据总量不多的情况，如：部门树，部门数量一般情况是比较固定的，一个组织或者公司最多也就几百上千个部门。

详情可以看我这篇文章：https://www.cnblogs.com/CodeBlogMan/p/17965824

四、文章小结

笔者确实不推荐在项目中过度使用递归，但是合理使用的话也能成为解决特定问题的一个利器，至于怎么拿捏这个度，那就要看大家的具体情况了。

Java 项目中对使用递归的理解分享到这里就结束了，文章如有不足和错误，或者你有更好的解决思路，欢迎大家的指正和交流！