“不使用的對象應(yīng)手動賦值為null”

聽粉絲討論說，“不使用的對象應(yīng)手動賦值為null“ 這句話，而且好多開發(fā)者一直信奉著這句話；問其原因，大都是回答“有利于GC更早回收內(nèi)存，減少內(nèi)存占用”，但再往深入問就回答不出來了。

鑒于網(wǎng)上有太多關(guān)于此問題的誤導(dǎo)，本文將通過實例，深入JVM剖析“對象不再使用時賦值為null”這一操作存在的意義，供君參考。本文盡量不使用專業(yè)術(shù)語，但仍需要你對JVM有一些概念。

示例代碼

我們來看看一段非常簡單的代碼：

Java

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中實例化了一個數(shù)組placeHolder，然后在if的作用域外通過System.gc();手動觸發(fā)了GC，其用意是回收placeHolder，因為placeHolder已經(jīng)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后，內(nèi)存占用從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“不使用的對象應(yīng)手動賦值為null“的情況：

Java

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后內(nèi)存占用下降到了345K，即placeHolder被成功回收了！對比兩段代碼，僅僅將placeHolder賦值為null就解決了GC的問題，真應(yīng)該感謝“不使用的對象應(yīng)手動賦值為null“。

等等，為什么例子里placeHolder不賦值為null，GC就“發(fā)現(xiàn)不了”placeHolder該回收呢？這才是問題的關(guān)鍵所在。

運行時棧

典型的運行時棧

如果你了解過編譯原理，或者程序執(zhí)行的底層機制，你會知道方法在執(zhí)行的時候，方法里的變量（局部變量）都是分配在棧上的；當(dāng)然，對于Java來說，new出來的對象是在堆中，但棧中也會有這個對象的指針，和int一樣。

比如對于下面這段代碼：

Java

public static void main(String[] args) {
        int a = 1;
        int b = 2;
        int c = a + b;
        }

其運行時棧的狀態(tài)可以理解成：

“索引”表示變量在棧中的序號，根據(jù)方法內(nèi)代碼執(zhí)行的先后順序，變量被按順序放在棧中。

再比如：

Java

public static void main(String[] args) {
        if (true) {
        int a = 1;
        int b = 2;
        int c = a + b;
        }
        int d = 4;
        }

這時運行時棧就是：

容易理解吧？其實仔細(xì)想想上面這個例子的運行時棧是有優(yōu)化空間的。

Java的棧優(yōu)化

上面的例子，main()方法運行時占用了4個棧索引空間，但實際上不需要占用這么多。當(dāng)if執(zhí)行完后，變量a、b和c都不可能再訪問到了，所以它們占用的1～3的棧索引是可以“回收”掉的，比如像這樣：

變量d重用了變量a的棧索引，這樣就節(jié)約了內(nèi)存空間。

提醒

上面的“運行時?！焙汀八饕笔菫榉奖阋攵室獍l(fā)明的詞，實際上在JVM中，它們的名字分別叫做“局部變量表”和“Slot”。而且局部變量表在編譯時即已確定，不需要等到“運行時”。還請注意

GC一瞥

這里來簡單講講主流GC里非常簡單的一小塊：如何確定對象可以被回收。另一種表達是，如何確定對象是存活的。

仔細(xì)想想，Java的世界中，對象與對象之間是存在關(guān)聯(lián)的，我們可以從一個對象訪問到另一個對象。如圖所示。

再仔細(xì)想想，這些對象與對象之間構(gòu)成的引用關(guān)系，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，那么從樹根走下去就能找到所有存活的對象，那么那些沒有找到的對象，就是已經(jīng)死亡的了！這樣GC就可以把那些對象回收掉了。

現(xiàn)在的問題是，怎么找到樹根呢？JVM早有規(guī)定，其中一個就是：棧中引用的對象。也就是說，只要堆中的這個對象，在棧中還存在引用，就會被認(rèn)定是存活的。

提醒

上面介紹的確定對象可以被回收的算法，其名字是“可達性分析算法”。

JVM的“bug”

我們再來回頭看看最開始的例子：

Java

public static void main(String[] args) {
        if (true) {
        byte[] placeHolder = new byte[64 * 1024 * 1024];
        System.out.println(placeHolder.length / 1024);
        }
        System.gc();
        }

看看其運行時棧：

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?yún)?shù)args，其類型為String[]；第二個索引是placeHolder，其類型為byte[]。

聯(lián)系前面的內(nèi)容，我們推斷placeHolder沒有被回收的原因：System.gc();觸發(fā)GC時，main()方法的運行時棧中，還存在有對args和placeHolder的引用，GC判斷這兩個對象都是存活的，不進行回收。 也就是說，代碼在離開if后，雖然已經(jīng)離開了placeHolder的作用域，但在此之后，沒有任何對運行時棧的讀寫，placeHolder所在的索引還沒有被其他變量重用，所以GC判斷其為存活。

為了驗證這一推斷，我們在System.gc();之前再聲明一個變量，按照之前提到的“Java的棧優(yōu)化”，這個變量會重用placeHolder的索引。

Java

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();
        }

看看其運行時棧：

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。

再從運行時棧來看，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(lián)系，讓GC判斷placeHolder已經(jīng)死亡。

現(xiàn)在算是理清了“不使用的對象應(yīng)手動賦值為null“的原理了，一切根源都是來自于JVM的一個“bug”：代碼離開變量作用域時，并不會自動切斷其與堆的聯(lián)系。為什么這個“bug”一直存在？你不覺得出現(xiàn)這種情況的概率太小了么？算是一個tradeoff了。

總結(jié)

希望看到這里你已經(jīng)明白了“不使用的對象應(yīng)手動賦值為null“這句話背后的奧義。我比較贊同《深入理解Java虛擬機》作者的觀點：在需要“不使用的對象應(yīng)手動賦值為null“時大膽去用，但不應(yīng)當(dāng)對其有過多依賴，更不能當(dāng)作是一個普遍規(guī)則來推廣。