Java8函数式编程中的尾调用优化递归性能问题

这是我参与新手入门的第3篇文章。

使用函数式编程求一个List的全部子集

实现方法来自《Java8 in Action》，思路是和其他递归解决方法一致，但不同的地方在concat方法

public static List<List<Integer>> subsets(List<Integer> list){
		if(list.isEmpty()) {
			List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();
			ans.add(Collections.emptyList());
			return ans;
		}
		
		Integer first = list.get(0);
		List<Integer> rest = list.subList(1, list.size());
		
 		List<List<Integer>> subans = subsets(rest);
		List<List<Integer>> subans2 = insertAll(first,subans);
		return concat(subans,subans2);
	}
	
	
	public static List<List<Integer>> insertAll(Integer first,List<List<Integer>> lists){
		List<List<Integer>> result = new ArrayList<List<Integer>>();
		for (List<Integer> list : lists) {
			List<Integer> copyList = new ArrayList<Integer>();
			copyList.add(first);
			copyList.addAll(list);
			result.add(copyList);
		}
		return result;
	}
	
	public static List<List<Integer>> concat(List<List<Integer>> a,List<List<Integer>> b)            
   {
		List<List<Integer>> r = new ArrayList<List<Integer>>(a);
		r.addAll(b);
		return r;
	}

乍一看，concat方法也没啥，但是这种写法涉及到 解题思想的转变。

在Java8中，最主要的改变就是函数式编程，它接受零个或多个参数，生成一个或多个结果，并且不会有任何副作用，这里的副作用可以理解为对传入参数/其他数据源做了修改。

这里稍稍扩展下，为什么函数式编程不修改数据源，在并发编程中，往往是对某一数据源进行多方修改，所以要用锁，而锁的维护是很难的，很多程序的bug都出在这里。

函数式编程就提出不修改数据源，这样，出bug的可能性就不存在了。函数式编程默认变量是不可变的，如果要改变变量，需要把变量copy然后修改，就像上面的concat方法一样。

按照以往的思路concat方法可能会这么写：

	public static List<List<Integer>> concat(List<List<Integer>> a,List<List<Integer>> b){
		//List<List<Integer>> r = new ArrayList<List<Integer>>(a);
		a.addAll(b);
		return a;
	}

尾调用优化解决递归性能问题

整体思路还是递归那一套，使用递归必然带来性能问题，甚至StackOverflowError。

所以，我们通常是写迭代而不是递归，但是Java8提倡用递归取代迭代，因为迭代往往会修改数据源，而函数式编程不修改。

那么递归的性能问题怎么解决？

先来说下什么叫做尾调用。

尾调用就是在方法的最后调用。

这就是尾调。

public int getResult(int a,int b) {
	return  add(a,b);
}

而下面这两个方法都不是尾调。

public int getResult(int a,int b) {
	return  add(a,b)+5;
}

public int getResult(int a,int b) {
	int c = add(a,b);
	return c;
}

咱们再来回顾下递归性能问题产生的原因：

函数调用会在内存中生成调用帧，用以保存位置和内部变量，直到程序完全结束。递归一次就生成一个栈帧，如果输入量很大，直接就StackOverflowError了。

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图片来自阮一峰博客

拿阶乘举个例子：

平常的递归方法这么写：

public static int factorial(int n) {
	if(n==1) 
		return n;
	return n*factorial(n-1);
}

调用过程是这样的：

把方法改成尾调用是这样的：

public static int factorial(int a,int n) {
	if(n==1) 
		return a;
	return factorial(a*n,n-1);
}

调用过程是这样的：

尾调用，因为是 方法的最后一步调用，不需要保留之前的位置和状态，直接用内层函数的调用记录替换了外层调用记录。

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