一段垃圾程序引出的Java垃圾回收机制

出来混的，总是要还的。看来做软件，写代码也是这样啦！这篇应该算是Java编程思想阅读笔记的续集，由一段写得非常垃圾的程序引起，牵出了垃圾回收等一些相关知识，至于原来程序出现的堆溢出（java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space）原因，还得继续寻找。下面先看一段类似的垃圾代码：

package com.javatest.gc.lixuan;

import java.lang.ref.SoftReference;

public class GCTest {
    public static void main(String[] args) {
        final int MAX_THREAD_NUM = 20;
        int threadTotalNum = 0;
        for (; threadTotalNum < MAX_THREAD_NUM; threadTotalNum++) {
            NewThread nt = new NewThread();
            NewThread.setThreadNum();
            nt.start();
            // nt = null;
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        // System.out.println("I'm out!");
    }

}

class NewThread extends Thread {
    public static Integer threadNum = 0;
    public int mNum = 0;
    private int mStringBuilderNum = 0;
    private String str = "nihao!";

    public NewThread() {
        synchronized (NewThread.threadNum) {
            mNum = threadNum;
        }
    }

    public void run() {
        while (true) {
            try {
                int n = 10000;
                StringBuilder[] sb = new StringBuilder[n];
                SoftReference sf = new SoftReference(sb);
                for (int i = 0; i < n; i++) {
                    sb[i] = new StringBuilder();
                    sb[i].append(str);
                    Thread.sleep(10);
                    System.out.println("Thread number:" + mNum);
                }
                System.out.println("Thread number:" + mNum +"("+this.getId()+")"+ " new sb numbers:" + mStringBuilderNum++);
                // Thread.sleep(1000);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static void setThreadNum() {
        synchronized (threadNum) {
            threadNum++;
        }
    }
}

首先说明代码，一个线程类型（NewThread），就是在死循环中不停的创建新对象，当然里面标识了线程号；另一个类就是main所在了，循环创建一定数量的NewThread对象，然后启动。初衷是想建立一定数量的线程，让线程循环执行，结果其实忽略了几个问题：
1.线程对象是在循环体中创建的，那其作用域的问题；
2.线程创建完成后，main函数也就是主线程运行完毕了

针对第一个问题就是今天记录的主题，Java中的垃圾回收机制。先从《Java编程思想》中汲取，有C/C++的基础，有时候并不见得是好事，在C/C++中总会想着函数返回时内存的回收，动态申请的内存要主动释放，而且new申请的对象会在释放时自动调用析构函数；而在Java中不用过多的考虑，但是也放心不下，垃圾收集器什么时候，回收怎样的对象占用的内存呢？Java是在堆上分配对象，采用一些回收方法，目标是把不会再用到的对象内存释放掉，当然它没有那么聪明，知道你以后不会再用哪些，一般便于理解说明的是“引用计数”方式，即每个对象都含有一个引用计数器，当有引用指向对象时，引用数加1，当引用离开作用域或被置null时，引用计数减1，当运行的后台回收线程发现某个对象引用为0时，就释放其内存，这里有个问题是如果有循环引用（还有我上面那个程序你会发现问题），那么就无法正确释放内存；因此又有了“停止——复制”方式，这种方式是先暂停程序的运行，然后将所有存活的对象从当前堆复制到另一个堆中，没有被复制的全部都是垃圾，而且这种方式能够使新堆保持紧凑，但是这种方式消了较低，一方面暂停了程序运行，至少比实际需要多一倍的空间，另一方面，在程序进入稳定状态后，可能只有少量或没有垃圾，如此垃圾回收就显得浪费；其它还有些方式，可以查看参考【1】。
那么如此，就有个疑问了，我的main所在的类中声明的线程类型对象，是在for循环当中，相当于每次都离开了作用域，会不会for循环完之后就都退出了呢？而且在C/C++中，main的退出意味着程序的退出，那么这个程序是不是才刚创建完所有线程就退出了呢？我们再看Java的守护线程和非守护线程，
守护线程通常是由虚拟机自己使用的，比如执行垃圾收集任务的线程；
Java程序可以把它任何创建的线程标记为守护线程；
Java初始线程(即开始于main方法的线程)是非守护线程；
只要还有任何非守护线程在运行，那么这个Java程序也在运行，即这个JVM实例还存活着；当JVM中的所有非守护线程都终止时，JVM实例将自动退出；（参考【2】）

好了，顺带的第2个问题也知道了，那么堆溢出是怎么回事呢？貌似这里不会产生啊，可以看到其使用情况（VisualVM好用的软件啊）截图如下：

垃圾回收器及时收回内存。有无休眠直接影响CPU的占用。后图多了个软引用，可以看到回收的延迟。

从代码中还看到使用了SoftReference,这个其实就是三种引用：弱引用、软引用、虚引用；大概意思就是弱引用可以再对象置null时和垃圾回收之前延长点时间再回收，和finalize类似，只是finalize中包含了回收前执行的方法（主要是在调用了C/C++中的代码要执行的内存释放）；软引用多用于缓冲区，在内存告急时才会被释放；虚引用则是主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动，和引用队列（ReferenceQueue）联合使用，在回收前做点操作（上面只是试了软引用，从截图也能看出些东西来，详细的可以看参考3）。但是这样堆溢出还是没有找到原因，还是继续寻找吧。
参考：
【1】详细介绍Java垃圾回收机制 http://www.cnblogs.com/laoyangHJ/articles/java_gc.html
【2】Java虚拟机学习笔记（三）Java虚拟机 http://diecui1202.iteye.com/blog/606046
【3】Java基础 之软引用、弱引用、虚引用 http://www.cnblogs.com/blogoflee/archive/2012/03/22/2411124.html