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诊断Java代码: 提高Java代码的性能

很多算法用尾递归方法表示会显得格外简明。编译器会自动把这种方法转换成循环，以提高程序的性能。但在 Java 语言规范中，并没有要求一定要作这种转换，因此，并不是所有的 Java 虚拟机（JVM）都会做这种转换。这就意味着在 Java 语言中采用尾递归方法将导致巨大的内存占用，而这并不是我们期望的结果。Eric Allen 在本文中阐述了动态编译将会保持语言的语义，而静态编译则通常不会。他说明了为什么这是一个重要问题，并提供了一段代码来帮助判断您的即时（JIT）编译器是否会在保持语言语义的同时做尾递归代码转换。

尾递归及其转换

相当多的程序包含有循环，这些循环运行的时间占了程序总运行时间的很大一部分。这些循环经常要反复更新不止一个变量，而每个变量的更新又经常依赖于其它变量的值。

如果把迭代看成是 尾递归函数，那么，就可以把这些变量看成是函数的参数。简单提醒一下：如果一个调用的返回值被作为调用函数的值立即返回，那么，这个递归调用就是尾递归；尾递归不必记住调用时调用函数的上下文。

由于这一特点，在尾递归函数和循环之间有一个很好的对应关系：可以简单地把每个递归调用看作是一个循环的多次迭代。但因为所有可变的参数值都一次传给了递归调用，所以比起循环来，在尾递归中可以更容易地得到更新值。而且，难以使用的 break 语句也常常为函数的简单返回所替代。

但在 Java 编程中，用这种方式表示迭代将导致效率低下，因为大量的递归调用有导致堆栈溢出的危险。

解决方案比较简单：因为尾递归函数实际上只是编写循环的一种更简单的方式，所以就让编译器把它们自动转换成循环形式。这样您就同时利用了这两种形式的优点。

但是，尽管大家都熟知如何把一个尾递归函数自动转换成一个简单循环，Java 规范却不要求做这种转换。不作这种要求的原因大概是：通常在面向对象的语言中，这种转换不能静态地进行。相反地，这种从尾递归函数到简单循环的转换必须由 JIT 编译器动态地进行。

要理解为什么会是这样，考虑下面一个失败的尝试：在 Integers 集上，把 Iterator 中的元素相乘。

因为下面的程序中有一个错误，所以在运行时会抛出一个异常。但是，就象在本专栏以前的许多文章中已经论证的那样，一个程序抛出的精确异常（跟很棒的错误类型标识符一样）对于找到错误藏在程序的什么地方并没有什么帮助，我们也不想编译器以这种方式改变程序，以使编译的结果代码抛出一个不同的异常。

清单 1. 一个把 Integer 集的 Iterator 中的元素相乘的失败尝试

import java.util.Iterator; public class Example { 　 public int product(Iterator i) { 　　 return productHelp(i, 0); 　 } 　 int productHelp(Iterator i, int accumulator) { 　　 if (i.hasNext()) { 　　　 return productHelp(i, accumulator * ((Integer)i.next()).intValue()); 　　 } 　　 else { 　　　 return accumulator; 　　 } 　 } }

注意 product 方法中的错误。 product 方法通过把 accumulator 赋值为 0 调用 productHelp 。它的值应为 1。否则，在类 Example 的任何实例上调用 product 都将产生 0 值，不管 Iterator 是什么值。

假设这个错误终于被改正了，但同时，类 Example 的一个子类也被创建了，如清单 2 所示：

诊断Java代码: 提高Java代码的性能(2)

清单 2. 试图捕捉象清单 1 这样的不正确的调用

import java.util.*; class Example { 　 public int product(Iterator i) { 　　 return productHelp(i, 1); 　 } 　 int productHelp(Iterator i, int accumulator) { 　　 if (i.hasNext(

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