目录
一.什么是Scala？
二.什么是尾递归？
尾递归的特点：
三.尾递归优化实现：
什么是递归调用是函数的最后一步？
为了优化成尾递归，我们引入一个累加器来存储计算结果：
运行过程：
四.为什么要非得使用Scala？
五.如何在Javaweb项目内使用Scala尾递归优化后的函数？
1.先引入Maven配置：
2.编写函数：
3.在Java中调用 TailRecSum 函数：
总结：
一.什么是Scala？
Scala 作为一种多范式的编程语言，结合了面向对象和函数式编程的特性。在 Scala 中，尾递归 是通过编译器优化来防止栈溢出问题的。尾递归优化是一种特殊的优化方式，可以让递归调用不使用新的栈帧，从而避免递归调用过深时发生的栈溢出问题（StackOverflowError）。
二.什么是尾递归？
- 尾递归（Tail Recursion）是指在一个函数的最后一步是调用自身的递归调用。换句话说，递归调用结束后，没有其他的操作，函数可以直接返回结果。
- 由于递归调用是最后一步操作，因此可以在递归调用完成后直接返回结果，Scala 编译器可以将这种递归转换为迭代，从而避免使用额外的栈空间。
尾递归的特点：
- 递归调用是函数中的最后一个操作。
- 没有任何额外的计算或操作发生在递归调用之后。
三.尾递归优化实现：
如果我们使用递归思想来简单实现 1 - 100000 的和，我们会写成下面这样：
public class Main {
public static int sum(int n){
if(n == 1){
return 1;
}
return sum(n - 1) + n;
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(sum(100000));
}
}但是每次递归调用都会在栈上分配空间，以保存当前函数的局部变量和返回地址。当递归深度过大时，栈的空间会被耗尽，导致 StackOverflowError 异常（即栈溢出错误）。这个问题与栈的有限大小有关，在 sum(100000) 的情况下，每一次递归调用都需要在栈上分配空间，最终导致栈溢出。所以我们就使用Scala来实现尾递归优化。
在使用Scala的时候，尾递归可以被编译器优化为迭代形式，避免暴栈问题。尾递归的核心是递归调用是函数的最后一步。Java 并没有内置的尾递归优化，因此需要手动将递归改为迭代形式。
什么是递归调用是函数的最后一步？
def factorial(n: Int): Int = {
if (n == 1) {
1
} else {
n * factorial(n - 1) // 递归调用不是最后一步，还有乘法操作
}
}
- 在这里，
n * factorial(n - 1)不是尾递归，因为递归调用factorial(n - 1)之后还有乘法操作n *。 - 这种情况下，递归调用会不断创建新的栈帧，栈深度等于
n，递归太深会导致栈溢出。
为了优化成尾递归，我们引入一个累加器来存储计算结果：
import scala.annotation.tailrec
@tailrec
def factorialTailRec(n: Int, accumulator: Int = 1): Int = {
if (n == 1) {
accumulator
} else {
factorialTailRec(n - 1, n * accumulator) // 递归调用是最后一步，没有其他操作
}
}
- 这里的
factorialTailRec(n - 1, n * accumulator)是尾递归调用，因为递归调用是函数中的最后一步，且直接返回结果。 - 使用
@tailrec注解让编译器确保该函数符合尾递归的要求。
运行过程：
假设 factorialTailRec(5, 1) 的执行步骤为：
factorialTailRec(5, 1)-> 调用factorialTailRec(4, 5)factorialTailRec(4, 5)-> 调用factorialTailRec(3, 20)factorialTailRec(3, 20)-> 调用factorialTailRec(2, 60)factorialTailRec(2, 60)-> 调用factorialTailRec(1, 120)factorialTailRec(1, 120)-> 返回120。
整个递归过程没有生成新的栈帧，因此能够防止栈溢出。
所以最后我们要计算 1-100000 的和使用尾递归优化就可以写成下面这样：
import scala.annotation.tailrec
object Main {
def main(args: Array[String]): Unit = {
println(sum(100000,0))
}
@tailrec //检查是否属于尾递归的写法（return 返回的仅是一个函数）
def sum(n: Long, accumulator: Long): Long = {
if(n == 1){
return 1 + accumulator
}
return sum(n - 1,n + accumulator)
}
}四.为什么要非得使用Scala？
读到这的小伙伴肯定会有一个问题，为什么非得用Scala来实现尾递归优化，使用单纯的Java代码加入尾递归优化不可以吗？
在理论上，尾递归优化并不是语言特有的概念，任何语言都可以在尾递归的情况下进行优化。Scala 之所以特别强调尾递归优化，主要是因为 Scala 设计初衷就是支持函数式编程，而函数式编程中递归是常用的构造。因此，Scala 为了防止递归导致的栈溢出问题，提供了专门的优化机制。
相比之下，Java 并没有内置的尾递归优化机制。虽然 Java 也可以写尾递归的代码，但Java 虚拟机（JVM）并不会自动对尾递归进行优化。这个限制使得在 Java 中直接使用尾递归可能导致栈溢出问题，即使你遵循尾递归的写法也无济于事。而Scala 则通过 @tailrec 注解提供了编译器支持来确保递归的尾优化。
五.如何在Javaweb项目内使用Scala尾递归优化后的函数？
实现步骤分为三步：
- 配置 Java 项目以支持 Scala 依赖。
- 编写 Scala 代码，使用尾递归实现功能，并加上
@tailrec注解。 - 编写 Java 代码，调用编译好的 Scala 对象和方法。
1.先引入Maven配置：
在 pom.xml 文件中添加 Scala 支持：
<dependencies>
<!-- Scala runtime -->
<dependency>
<groupId>org.scala-lang</groupId>
<artifactId>scala-library</artifactId>
<version>2.13.8</version>
</dependency>
</dependencies>
<build>
<plugins>
<!-- Scala Maven Plugin -->
<plugin>
<groupId>net.alchim31.maven</groupId>
<artifactId>scala-maven-plugin</artifactId>
<version>4.5.6</version>
<executions>
<execution>
<goals>
<goal>compile</goal>
<goal>testCompile</goal>
</goals>
</execution>
</executions>
</plugin>
</plugins>
</build>
2.编写函数：
在 src/main/scala 目录下创建一个 Scala 文件（例如 TailRecSum.scala），定义一个尾递归优化的函数：
import scala.annotation.tailrec
object TailRecSum {
// 使用尾递归优化的累加函数
@tailrec
def sum(n: Int, accumulator: Int): Int = {
if (n == 0) {
accumulator
} else {
sum(n - 1, accumulator + n)
}
}
}
这里的 sum 函数就是一个尾递归函数，Scala 编译器在加了 @tailrec 注解后会优化这个递归函数，防止栈溢出。
3.在Java中调用 TailRecSum 函数：
编写 Java 代码，调用 Scala 编译生成的 .class 文件中的 TailRecSum 对象和它的 sum 方法。
在 src/main/java 中编写 Java 代码：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 调用 Scala 中的尾递归优化函数
int result = TailRecSum.sum(100000, 0);
System.out.println("Result: " + result);
}
}
这样我们就可以在 Java 项目中借助 Scala 的强大尾递归优化功能，避免递归引发的栈溢出问题。
总结：
尾递归的关键在于递归调用是函数中的最后一步操作，允许编译器优化递归为循环，从而避免栈溢出问题。满足递归调用是函数中的最后一步，就可以直接返回结果而不会创建新的栈帧，浪费栈的空间导致爆栈。
