Java中當物件不再使用時，不賦值為null會導致什麼後果 ？
前言
許多Java開發者都曾聽說過“不使用的物件應手動賦值為null“這句話，而且好多開發者一直信奉著這句話；問其原因，大都是回答“有利於GC更早回收記憶體，減少記憶體佔用”，但再往深入問就回答不出來了。
鑑於網上有太多關於此問題的誤導，本文將通過例項，深入JVM剖析“物件不再使用時賦值為null”這一操作存在的意義，供君參考。本文儘量不使用專業術語，但仍需要你對JVM有一些概念。
示例程式碼
我們來看看一段非常簡單的程式碼：
public static void main(String[] args) { if (true) { byte[] placeHolder = new byte[64 * 1024 * 1024]; System.out.println(placeHolder.length / 1024); } System.gc(); }
我們在if中例項化了一個數組placeHolder，然後在if的作用域外通過System.gc();手動觸發了GC，其用意是回收placeHolder，因為placeHolder已經無法訪問到了。來看看輸出：
65536
[GC 68239K->65952K(125952K), 0.0014820 secs]
[Full GC 65952K->65881K(125952K), 0.0093860 secs]
Full GC 65952K->65881K(125952K)代表的意思是：本次GC後，記憶體佔用從65952K降到了65881K。意思其實是說GC沒有將placeHolder回收掉，是不是不可思議？
下面來看看遵循“不使用的物件應手動賦值為null“的情況：
public static void main(String[] args) {
if (true) {
byte[] placeHolder = new byte[64 * 1024 * 1024];
System.out.println(placeHolder.length / 1024);
placeHolder = null;
}
System.gc();
}
其輸出為：
65536 [GC 68239K->65952K(125952K), 0.0014910 secs] [Full GC 65952K->345K(125952K), 0.0099610 secs]
這次GC後記憶體佔用下降到了345K，即placeHolder被成功回收了！對比兩段程式碼，僅僅將placeHolder賦值為null就解決了GC的問題，真應該感謝“不使用的物件應手動賦值為null“。
等等，為什麼例子裡placeHolder不賦值為null，GC就“發現不了”placeHolder該回收呢？這才是問題的關鍵所在。
執行時棧
典型的執行時棧
如果你瞭解過編譯原理，或者程式執行的底層機制，你會知道方法在執行的時候，方法裡的變數（區域性變數）都是分配在棧上的；當然，對於Java來說，new出來的物件是在堆中，但棧中也會有這個物件的指標，和int一樣。
比如對於下面這段程式碼：
public static void main(String[] args) {
int a = 1;
int b = 2;
int c = a + b;
}
其執行時棧的狀態可以理解成：
索引 變數
| 1 | a |
|---|---|
| 2 | b |
| 3 | c |
“索引”表示變數在棧中的序號，根據方法內程式碼執行的先後順序，變數被按順序放在棧中。
再比如：
public static void main(String[] args) {
if (true) {
int a = 1;
int b = 2;
int c = a + b;
}
int d = 4;
}
這時執行時棧就是：
索引 變數
| 1 | a |
|---|---|
| 2 | b |
| 3 | c |
| 4 | d |
容易理解吧？其實仔細想想上面這個例子的執行時棧是有優化空間的。
Java的棧優化
上面的例子，main()方法執行時佔用了4個棧索引空間，但實際上不需要佔用這麼多。當if執行完後，變數a、b和c都不可能再訪問到了，所以它們佔用的1～3的棧索引是可以“回收”掉的，比如像這樣：
索引 變數
| 1 | a |
|---|---|
| 2 | b |
| 3 | c |
| 1 | d |
變數d重用了變數a的棧索引，這樣就節約了記憶體空間。
提醒
上面的“執行時棧”和“索引”是為方便引入而故意發明的詞，實際上在JVM中，它們的名字分別叫做“區域性變量表”和“Slot”。而且區域性變量表在編譯時即已確定，不需要等到“執行時”。
GC一瞥
這裡來簡單講講主流GC裡非常簡單的一小塊：如何確定物件可以被回收。另一種表達是，如何確定物件是存活的。
仔細想想，Java的世界中，物件與物件之間是存在關聯的，我們可以從一個物件訪問到另一個物件。如圖所示。
再仔細想想，這些物件與物件之間構成的引用關係，就像是一張大大的圖；更清楚一點，是眾多的樹。
如果我們找到了所有的樹根，那麼從樹根走下去就能找到所有存活的物件，那麼那些沒有找到的物件，就是已經死亡的了！這樣GC就可以把那些物件回收掉了。
現在的問題是，怎麼找到樹根呢？JVM早有規定，其中一個就是：棧中引用的物件。也就是說，只要堆中的這個物件，在棧中還存在引用，就會被認定是存活的。
提醒
上面介紹的確定物件可以被回收的演算法，其名字是“可達性分析演算法”。
JVM的“bug”
我們再來回頭看看最開始的例子：
public static void main(String[] args) {
if (true) {
byte[] placeHolder = new byte[64 * 1024 * 1024];
System.out.println(placeHolder.length / 1024);
}
System.gc();
}
看看其執行時棧：
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 21 0 args [Ljava/lang/String;
5 12 1 placeHolder [B
棧中第一個索引是方法傳入引數args，其型別為String[]；第二個索引是placeHolder，其型別為byte[]。
聯絡前面的內容，我們推斷placeHolder沒有被回收的原因：System.gc();觸發GC時，main()方法的執行時棧中，還存在有對args和placeHolder的引用，GC判斷這兩個物件都是存活的，不進行回收。也就是說，程式碼在離開if後，雖然已經離開了placeHolder的作用域，但在此之後，沒有任何對執行時棧的讀寫，placeHolder所在的索引還沒有被其他變數重用，所以GC判斷其為存活。
為了驗證這一推斷，我們在System.gc();之前再宣告一個變數，按照之前提到的“Java的棧優化”，這個變數會重用placeHolder的索引。
public static void main(String[] args) {
if (true) {
byte[] placeHolder = new byte[64 * 1024 * 1024];
System.out.println(placeHolder.length / 1024);
}
int replacer = 1;
System.gc();
}
看看其執行時棧：
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 23 0 args [Ljava/lang/String;
5 12 1 placeHolder [B
19 4 1 replacer I
不出所料，replacer重用了placeHolder的索引。來看看GC情況：
65536
[GC 68239K->65984K(125952K), 0.0011620 secs]
[Full GC 65984K->345K(125952K), 0.0095220 secs]
placeHolder被成功回收了！我們的推斷也被驗證了。
再從執行時棧來看，加上int replacer = 1;和將placeHolder賦值為null起到了同樣的作用：斷開堆中placeHolder和棧的聯絡，讓GC判斷placeHolder已經死亡。
現在算是理清了“不使用的物件應手動賦值為null“的原理了，一切根源都是來自於JVM的一個“bug”：程式碼離開變數作用域時，並不會自動切斷其與堆的聯絡。為什麼這個“bug”一直存在？你不覺得出現這種情況的概率太小了麼？算是一個tradeoff了。
總結
希望看到這裡你已經明白了“不使用的物件應手動賦值為null“這句話背後的奧義。我比較贊同《深入理解Java虛擬機器》作者的觀點：在需要“不使用的物件應手動賦值為null“時大膽去用，但不應當對其有過多依賴，更不能當作是一個普遍規則來推廣。
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