Проверьте это: http://javarevisited.blogspot.com/2011/04/garbage-collection-in-java.html
"Объект получает право на сборку мусора или сборщик мусора, если он недоступен для любых активных потоков или статических ссылок" . После окончания цикла объекты, созданные в цикле, не имеют внешних ссылок, указывающих на них, и могут быть использованы для сборки мусора.
EDIT:
Если вы хотите увидеть использование памяти, вы можете профилировать свое приложение, используя IDE с такой функцией. Например, NetBeans имеет приятный интерфейс, который показывает использование оперативной памяти для выделения объектов.
РЕДАКТИРОВАТЬ 2:
«поэтому, если у меня большой объект и длинный цикл, я должен присвоить объекту ноль или нет?»
Нет, вам не нужно это делать. Когда одна итерация цикла завершена, нет активных ссылок на объекты, созданные в этой итерации, поэтому не имеет значения, что у вас длинный или короткий цикл.