ガベージコレクション

ガベージコレクションとは

ガベージコレクション (GC) は、プログラムが使わなくなったメモリを自動的に検出・解放するランタイムの仕組みである。JavaScript (V8)、Java (JVM)、Go、Python が GC を持つ。Rust は GC の代わりに所有権システムでメモリを管理する。

GC あり vs GC なし

GC ありと GC なしの違いを以下にまとめる。

観点	GC あり (JS, Java, Go)	GC なし (Rust, C)
メモリ管理	自動	手動 (Rust は所有権)
メモリリーク	起きにくい	起きやすい (C)
パフォーマンス	GC 停止 (STW) がある	予測可能
開発速度	速い	遅い (メモリを意識)

V8 (Node.js) の GC

V8 は世代別 GC を採用している。

Young Generation (新世代):
  新しいオブジェクトを格納
  頻繁に GC (Scavenge) → 生き残ったオブジェクトは Old へ

Old Generation (旧世代):
  長寿命のオブジェクトを格納
  低頻度で GC (Mark-Sweep-Compact)

世代	GC アルゴリズム	頻度	停止時間
Young	Scavenge (コピー GC)	高い	短い (1〜10ms)
Old	Mark-Sweep-Compact	低い	長い (10〜100ms)

メモリリーク

GC があってもメモリリークは発生する。参照が残っている限り GC は回収しない。

// ❌ メモリリーク: イベントリスナーの解除忘れ
element.addEventListener('click', handler);
// element が削除されても handler が参照を保持 → GC されない

// ❌ メモリリーク: クロージャが大きなオブジェクトを保持
function createHandler() {
  const largeData = new Array(1000000); // 100万要素
  return () => console.log(largeData.length); // largeData への参照が残る
}

// ❌ メモリリーク: グローバル変数にデータを蓄積
const cache: Record<string, any> = {};
function addToCache(key: string, value: any) {
  cache[key] = value; // 際限なく増加
}

Lambda でのメモリ管理

Lambda の MemorySize 設定は GC の挙動に影響する。メモリが少ないと GC が頻繁に発生し、レイテンシが増加する。

メモリリークの検出

メモリリークの検出の例を示す。

# Node.js のヒープスナップショット
node --inspect app.js
# Chrome DevTools → Memory → Heap Snapshot

Rust の所有権 (GC の代替)

Rust の所有権 (GC の代替) のコード例を示す。

{
    let s = String::from("hello"); // s がメモリを所有
    // s を使用
} // スコープを抜けると自動的にメモリ解放 (GC 不要)

理論と実装の両面から学ぶなら関連書籍が参考になる。