本篇介紹了JVM中垃圾回收器相關的基礎知識，後續會深入介紹CMS、G1、ZGC等不同垃圾收集器的運作流程和原理，歡迎關註。 ...
一.函數的定義與使用
1.函數的定義與使用方法
函數是一段代碼的表示，它對應了一段具有特定功能的、可重用的語句組，它是一種功能的抽象，它表達特定的含義。在一般編程中，函數有兩個作用，它通過函數定義一段功能，可以降低編碼難度，同時也可以對一段代碼進行復用。
函數的使用方法如下，其中函數體指的是函數內部包含的一些語句代碼：
def <函數名>(<參數（0個或多個）>):
<函數體>
return <返回值>
實例：計算n!
def fact(n):
s=1
for i in range(1,n+1):
s*=i
return s
函數在定義時，所指定的參數只是一種占位符，它是一種符號表示。函數定義之後，如果這個函數不被調用，那麼這個函數在程式中也是不會被執行，即函數被調用才會執行。
從另外一個角度來理解函數，函數在定義時給定參數，參數就是函數的輸入，函數體本身就是對參數的一種處理，而return就是給出這段函數運行的結果，可以看到有輸入、處理和輸出，這就是IPO。可以簡單理解函數就是IPO的一種實現，函數也是一段完整代碼的封裝。
2.函數的使用以及調用過程
函數的調用指的是運行函數代碼的方式，例如上面的實例計算n!，程式看到這段定義並不會去執行這段代碼，而執行需要使用函數的調用方式。所謂調用就是用函數的名稱給定一個具體的值作為參數，所以調用時給出的實際參數是運行函數的輸入，要用實際的參數替換定義中的占位參數，函數調用後會得到實際參數運行之後的運行結果。
以如下代碼為例，說明調用過程：
首先，程式會查找定義的函數fact，並將給定的參數10賦給這個函數的占位參數n，此時10就代替了定義函數中的n。然後執行函數體相關的程式，那麼運算這段代碼之後產生了一個具體的s值。接著這個具體的s值會被作為返回值返回給fact(10)的這段代碼，作為運算結果並賦值給變數a。最後print(a)之後，得到了整個10!的運算結果。
這就是一個函數的調用過程
3.函數的參數傳遞
其實函數可以有參數，也可以沒有參數，但是無論函數定義時有沒有參數都必須保留這個括弧，如果沒有參數直接給個空括弧，格式如下（沒有參數）：
def <函數名>():
<函數體>
return <返回值>
此外，在函數定義時也可以為某些參數指定一個預設值，構成可選參數。可選參數就是在調用函數時，某些可以提供也可以不提供的參數。Python中要求在定義函數時，所有的可選參數必須放在必選參數之後，這是一種約定。
此時的格式如下：
def <函數名>(<必選參數>,<可選參數>):
<函數體>
return <返回值>
說明：可選參數格式為<參數名稱>=<預設值>，例如：
def fact(n,m=1):
s=1
for i in range(1,n+1):
s*=i
return s//m
在上面這個函數中，m就是可選參數，預設值為1。當調用參數fact(10)時，返回3628800；當調用參數fact(10,5)時，返回725760。這叫可選參數傳遞。
此外在參數傳遞中，還有一種叫可變參數傳遞，也就是說在定義函數時，可以設計函數接收的參數時可變數量的，即不確定參數總數量。
此時的格式如下：
def <函數名>(<參數>,*<參數>):
<函數體>
return <返回值>
例如：
def fact(n,*m):
s=1
for i in range(1,n+1):
s*=i
for j in m:
s*=j
return s
在上面這個函數中，m就是可變參數。當調用參數fact(10,3)時，返回10886400；當調用函數fact(10,3,5,8)時，返回435456000；甚至可以給出更多的參數。
說到可變參數傳遞就不能不說max()函數和min()函數，他們就是使用可變參數來進行參數的定義。
參數的傳遞指的是在函數調用時，參數可以按照位置或名稱方式傳遞。這裡以可選參數的例子進行說明：
def fact(n,m=1):
s=1
for i in range(1,n+1):
s*=i
return s//m
可以使用fact(10,5)調用函數，使用的是位置傳遞，10對應占位參數n，5對應占位參數m。也可以使用fact(m=5,n=10)調用函數，使用的是名稱傳遞，直接指定占位參數的實際值。
4.函數的返回值
函數可以返回0個或多個結果，其中使用保留字return來傳遞返回值。但其實函數可以有返回值，也可以沒有，可以使用保留字return，也可以不使用。一段函數如果不想返回任何值，可以給出return但不加任何的返回信息，也可以不適用return，所以return並不是定義函數的必要保留字。return可以傳遞0個返回值，也可以傳遞任意多個返回值。
例如：
def fact(n,m=1):
s=1
for i in range(1,n+1):
s*=i
return s//m,n,m
當使用fact(10,5)調用函數時，那麼將返回(725760, 10, 5)，返回值使用小括弧包裹中間用逗號隔開的形式來體現，即元組類型。當然在使用過程中，也可以用對應數量的變數名來分別獲取函數的返回值，將返回值賦值給變數，例如a,b,c=fact(10,5)，那麼a=725760，b=10，c=5。
5.局部變數和全局變數
局部變數是函數內部使用的變數，而函數外部整個程式使用的變數叫全局變數。例如：
n,s=10,100 #這裡的n和s是全局變數
def fact(n): #這裡的n是局部變數
s=1 #這裡的s是局部變數
for i in range(1,n+1):
s*=i
return s
print(fact(n),s) #這裡的n和s是全局變數
在函數中，無論是參數還是內部使用的變數都是局部變數。
局部變數和全局變數的使用規則有兩點。第一點，局部變數和全局變數是不同的變數，局部變數是函數內部的占位符，與全局變數可能重名但不同。並且在函數運算結束後局部變數被釋放，也就是說這個變數將不再存在。當然可以使用保留字global在函數內部使用全局變數。這裡舉一個在函數內部使用全局變數的例子，如下：
n,s=10,100
def fact(n):
global s #聲明此處s是全局變數s
for i in range(1,n+1):
s*=i
return s
print(fact(n),s) #此時輸出的s已經被函數修改
第二點，如果局部變數是組合數據類型（序列類型（字元串、元組、列表）、集合類型（集合）、映射類型（字典）），而且未在函數內部創建，那麼它就是全局變數。例如：
ls=["F","f"] #創建一個全局變數列表ls
def func(a):
ls.append(a) #此處ls是列表類型，並且未在函數內部創建，則等同於全局變數
return
func("C") #全局變數ls被修改
print(ls) #輸出結果['F','f','C']
當在函數內部創建組合數據類型是，如下：
ls=["F","f"] #創建一個全局變數列表ls
def func(a):
ls=[] #此處真實創建了局部變數列表ls
ls.append(a)
return #Python小白學習交流群：725638078
func("C") #局部變數ls被修改，而全局變數ls沒有被修改
print(ls) #輸出結果['F','f']
這樣造成的原因是：在Python中組合數據類型是由指針來體現的，所以函數中如果沒有真實創建組合數據類型，它使用的變數是使用的指針，而指針是外部的全局變數，所以在修改這個指針對應的內容時就修改了全局變數。
6.lambda函數
lambda函數能夠返回一個函數名作為結果，簡單來說lambda函數是一種匿名函數。它使用lambda保留字來定義，函數名就是返回結果。lambda函數僅用於定義一種簡單的，能夠在一行內表達實現的一種函數。使用格式如下：
<函數名>=lambda <參數>:<表達式>
#等價於
def <函數名>(<參數>):
<函數體>
return <返回值>
註意：lambda函數後面只能使用表達式，而不能使用函數體。
實例：
>>> f=lambda x,y:x+y
>>> f(10,15)
25
當然lambda函數也可以接收沒有參數的函數，例如：
>>> f=lambda :"lambda函數"
>>> f()
'lambda函數'
>>> print(f())
lambda函數
一般在編寫代碼時，哪怕這個函數只有一行，也建議使用def和return這種方法來定義，要謹慎使用lambda函數。
lambda函數不是定義函數的常用形式，它的存在主要是用作一些特定的函數或方法的參數，有一些非常複雜的函數，它的某一個參數就是一個函數，這種情況下使用lambda函數。
lambda函數有一些固定使用方法，建議逐步掌握。一般情況下建議使用def定義普通函數，不要使用lambda函數這種形式。
二.代碼復用與函數遞歸
1.代碼復用與模塊化設計
我們可以把編寫的代碼當做一種資源，並且對這種資源進一步抽象，實現代碼的資源化和抽象化。代碼資源化指的是程式代碼本身也是一種表達計算的資源，代碼抽象化指的是使用函數等方法對代碼賦予更高級別的定義。對同一份代碼在需要時被重覆使用就構成了代碼復用，而代碼復用是需要將代碼進行抽象才能達到的效果。
在不同的程式設計語言中，都有代碼復用的相關功能。一般來說，我們使用函數和對象這兩種方法來實現代碼復用。可以認為這兩種方法是實現代碼復用的方法，也可以認為這兩種方法是對代碼進行抽象的不同級別。函數能夠命名一段代碼，在代碼層面建立初步抽象，但這種抽象級別比較低，因為它只是將代碼變成了一個功能組。對象通過屬性和方法，能夠將一組變數甚至一組函數進一步進行抽象。
在代碼復用的基礎上，我們可以開展模塊化設計。模塊化設計是基於一種邏輯的設計思維，它的含義是通過封裝函數或對象將程式劃分為模塊以及模塊之間的表達。對於要實現的演算法，如果設定了功能模塊並且在功能模塊之間建立關係，那麼一個程式就能夠被表達清楚。
在模塊化設計的思想中，需要關註一個程式的主程式、子程式和子程式之間的關係。我們一般將子程式看做模塊，主程式看做模塊與模塊之間的關係。可以認為模塊化設計是一種分而治之、分層抽象、體系化的設計思想。
模塊化設計有兩個基本概念：緊耦合和松耦合。緊耦合是指兩個部分之間交流很多，無法獨立存在，那麼這兩個部分就是緊耦合；松耦合指的是兩個部分之間交流很少，它們之間有非常清晰簡單的介面，可以獨立存在，這就是松耦合。
一般編寫程式時，通過函數來將一段代碼與代碼的其他部分分開，那麼函數的輸入參數和返回值就是這段函數與其他代碼之間的交流通道，這樣的交流通道越少越清晰，那麼定義的函數復用可能性就越高。所以在模塊化設計過程中，對於模塊內部，也就是函數內部，近可能的緊耦合，它們之間通過局部變數可以進行大量的數據傳輸。但是在模塊之間，也就是函數與函數之間要儘可能減少它們的傳遞參數和返回值，讓它們之間以松耦合的形式進行組織，這樣每一個函數才有可能被更多的函數調用，它的代碼才能更多的被覆用。
2.函數遞歸的理解
在函數定義中，調用函數自身的方式就是遞歸。遞歸併不是程式設計的專有名詞，在數學中也廣泛存在，例如：n!。在n!中，我們定義當n=0時，n!為1；除此之外，其餘n!=n*(n-1)!這就是一種遞歸形式。
在遞歸的定義中有兩個關鍵的特性：鏈條和基例。鏈條指的是在遞歸定義中，它的計算過程是存在一種遞歸有序的鏈條關係，例如：n!=n*(n-1)!，那麼n!與(n-1)!就構成了遞歸鏈條。基例指的是存在一個或多個不需要再次遞歸的實例，例如：當n=0時，定義n!的值為1，這就是一種基例，它與其它的值之間不存在遞歸關係，它已是遞歸的最末端。這兩種關鍵特性就構成了遞歸的定義，缺少任意一個都構不成遞歸。在數學中被成為數學歸納法，遞歸也可以認為是數學歸納法思維在編程中的一種體現。
3.函數遞歸的調用過程
這裡直接通過一個例子n!來看函數遞歸的調用過程，如下：
def fact(n):
if n==0:
return 1
else:
return n*fact(n-1)
可以看到要實現遞歸需要利用函數與分支語句進行組合。首先遞歸本身就是一個函數，因為它需要調用自身，如果不通過函數來定義，那麼很難調用自身。接著在函數內部，需要區分基例和鏈條，所以要使用一個分支語句對輸入參數進行判斷，如果輸入參數是基例的參數條件，我們就要給出基例的代碼，如果不是基例的參數條件，我們要用鏈條的方式表達這種遞歸關係。
當調用fact(n)函數時，需要給出一個參數，例如n=5。當n=5時，會返回nfact(n-1)，也就是5fact(4)。fact(4)又調用了函數fact(n)，返回4*fact(3)。依次往下，知道調用到fact(0)，滿足基例，返回1。之後再依次回推，直到得到最終答案。
電腦調用函數會開闢記憶體，將函數內容複製進來，代入參數進行運算。遞歸看起來是調用了同一個函數，但在電腦記憶體中並不一樣，會不停的開闢記憶體、複製函數、代入參數運算。
4.函數遞歸實例解析
實例1：字元串反轉。將字元串反轉後輸出
#Python小白學習交流群：725638078
def rvs(n):
if s=="":
return s
else:
return rvs(s[1:])+s[0]
實例2：斐波那契數列。當n=1或2時，F(n)=1；當n>2，且為整數時，F(n)=F(n-1)+F(n-2)。
def F(n):
if s==1 or s==2:
return 1
else:
return F(n-1)+F(n-2)
實例3：漢諾塔問題
count=0
def hanoi(n,src,dst,mid):
global count
if n==1:
print("{}:{}->{}".format(1,src,dst))
count+=1
else:
hanoi(n-1,src,mid,dst)
print("{}:{}->{}".format(n,src,dst))
count+=1
hanoi(n-1,mid,dst,src)
hanoi(3,"A","B","C")
print(count)
#數據結果為
1:A->B
2:A->C
1:B->C
3:A->B
1:C->A
2:C->B
1:A->B
7
