JavaScriptの参照カウントガベージコレクションとは？仕組みと循環参照の限界を解説

参照カウント方式ガベージコレクションとは

参照カウント方式（Reference-counting）は、最もシンプルなガベージコレクション（GC）アルゴリズムです。このアルゴリズムは、「どこからも参照されなくなったオブジェクト」を常に監視しています。あるオブジェクトへの参照がひとつも残っていない状態になると、そのオブジェクトはメモリ上で不要な存在とみなされ、ガベージコレクションによって自動的に回収されます。

具体的には、オブジェクトが作成されたり他の変数やプロパティから参照されたりするたびに参照カウントが増加し、参照が解除されるたびに減少します。カウントがゼロになった時点で、そのオブジェクトは回収対象となるのです。

基本動作の例

var obj = {
    x: { y: 2 }
};
// ここで2つのオブジェクトが生成されました。
// 内側のオブジェクト { y: 2 } は、外側のオブジェクトの
// 「x」プロパティとして参照されています。
// したがって、どちらにも参照が残っているため、
// 回収されることはありません。

obj = 1; // 変数objに別の値を代入したことで、元の外側のオブジェクト
         // への参照は失われました。
         // さらに、内側の { y: 2 } も参照元を失い、
         // 参照カウントがゼロになったため、両方とも回収可能になります。

参照カウント方式の限界

一見理にかなっているこの方式ですが、循環参照（サイクル）が発生した場合に大きな弱点を抱えています。次の例で確認してみましょう。

循環参照の例

以下のコードでは、2つのオブジェクトが生成され、互いを参照し合うことで循環参照が生まれています。関数 f() の呼び出しが完了すると、obj1 と obj2 はスコープ外となり、外部からアクセスできない実質的に不要なオブジェクトになります。本来なら解放されてしかるべきですが、参照カウント方式では「それぞれのオブジェクトが相手から少なくとも1回は参照されている」と判断されるため、参照カウントは決してゼロにならず、どちらもガベージコレクションで回収されません。この結果、メモリリークが発生してしまいます。

function f() {
var obj1 = {};
var obj2 = {};
obj1.p = obj2; // o1 が o2 を参照
obj2.p = obj1; // o2 が o1 を参照。ここで循環参照が発生する。
}
f();

現代のJavaScriptエンジンでの対策

この循環参照の問題を回避するため、現在の主要なJavaScriptエンジン（ChromeのV8など）では、マーク・アンド・スイープ（Mark-and-Sweep）方式が採用されています。この方式では、ルート（グローバルオブジェクトなど）から到達可能なオブジェクトを順番に「マーク」していき、最終的にマークされなかった到達不能なオブジェクトだけを「スイープ（回収）」します。相互参照しているオブジェクトでも、外部から到達できなければ回収できるため、循環参照によるメモリリークを防ぐことができます。