Java中的尾调用优化

Question

截至Java 8，Java不提供尾调用优化（TCO）。在研究它时，我了解到原因：

在JDK类中[...]有许多安全敏感的方法，这些方法依靠计算JDK库代码和调用代码之间的堆栈帧数量来确定谁在调用它们。

然而基于JVM的Scala支持尾调用优化。Scala在编译时进行尾递归优化。为什么Java不能采用相同的方法？

PS：不确定最新版本（目前是Java 11）是否具有TCO。如果有人知道，能够分享一下就好了。

注意事项：

1. 我知道TCO处于积压状态，并且优先级较低，但想知道为什么Java不能像Scala那样在编译时进行更改。

2. Java没有尾调用优化的原因与大多数命令式语言没有它的原因相同。命令式循环是该语言的首选风格，程序员可以用命令式循环替换尾递归。（来源）

- Rishabh Agarwal

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是的，好多了。 - Ousmane D.

这篇关于JVM中“hard tail call”指令的博客文章来自2007年。在评论部分的末尾，Matthias Felleisen说：“虽然有点晚了，但Java中的TCO将是如此伟大，为什么不再次唤起这个话题呢？关于TCO的一个常见误解是由于‘优化’一词。它确实是一种空间优化（不要使用比goto更多的空间，正如Guy在1970年代所说），但语言应该实现TCO以支持适当的设计...” - David Tonhofer

换句话说，阅读面向对象设计模式书籍并检查所有小模式。选择一些模式，比如解释器或组合模式，并相应地设计您的Java程序。然后运行压力测试并哭泣。即使所有方法调用都是尾递归的，Java也会崩溃，因为它不支持TCO。现在在PLT Scheme的类系统中执行相同的操作并微笑。它可以正常工作-对于所有输入。请参阅我的ECOOP主题演讲（2004年）以获取更多详细信息-Matthias。在JVM中实现这似乎有点困难。 - David Tonhofer

问题[JDK-6804517：某些语言需要能够执行尾调用]已于2009年2月12日提交，更新于2018年10月5日。可能不适用于Java 13（更像Java 9.3，对吧？） - David Tonhofer

Java编译器几乎没有任何优化。各种JVM，特别是HotSpot，都进行各种优化，但显然不包括这个。请注意，Scala不用于编译底层JDK，这可能可以解释。 - user207421

Answer 1

为什么Java不能使用相同的方法？我无法确定会使用哪种方法，但在“Loom项目提案”中已经很好地解释了它：（链接）。由于向JVM添加操作调用栈的能力肯定是必需的，因此该项目的目标还包括添加一种更轻量级的构造，允许将堆栈退回到某个点，然后以给定的参数调用方法（基本上是有效尾调用的泛化）。我们将称之为取消和调用功能，或UAI。该项目的目标不是向JVM添加自动尾调用优化。据我所知，尾调用尚未开始工作，因为Fiber和Continuation似乎目前更受关注。

- Jacob G.

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有更新吗？JVM中的TCO一直期待已久。 - J. Mini

Answer 2

我在这里读到了一篇非常好的博客文章，介绍了如何在Java中实现尾递归： Knoldus博客上关于Java尾递归的文章

然而，他们博客上的代码无法编译，所以我创建了一个小型仓库，使用他们的代码并修复了语法，使其能够编译。 带有可工作代码的Github仓库

希望这对某些人有用，我发现Knoldus博客文章中提出的想法非常有趣。

编辑：实际上，我后来发现这些博客文章中提出的想法最初是Venkat Subramaniam的。他在他的演讲中讨论了这些主题 here。

- Jonck van der Kogel