JavaScriptのガベージコレクション（GC）とは？仕組みとアルゴリズムを解説

ガベージコレクション（GC）とは

ガベージコレクション（GC）とは、自動メモリ管理の一種です。ガベージコレクタ（単に「コレクタ」とも呼ばれます）は、プログラムがもう使用していないオブジェクト、つまり「ゴミ」が占有しているメモリを回収します。ただし、あるメモリが「もう不要かどうか」を自動的に判定するという一般的な問題は、理論的に決定不能（undecidable）であることが証明されています。そのため、ガベージコレクタはこの一般的な問題に対する制限付きの解決策を実装しています。

ガベージコレクションのアルゴリズムが依存する中心的な概念は「参照」です。メモリ管理の文脈では、あるオブジェクトが別のオブジェクトに暗黙的または明示的にアクセスできる場合、前者は後者を参照していると言います。

コード例

let a = []
function addToA() {
    let x = {name: "John"}
    a.push(x)
}
console.log(a[0])

出力結果

{name: "John"}

ここで注目すべきは、変数 x はスコープ外になっているにもかかわらず、配列 a を通じて依然としてアクセス可能だという点です。つまり、x への参照が存在する限り、そのオブジェクトはメモリ上に保持され続ける必要があります。もし配列から pop() で取り除けば、そのオブジェクトは不要となり、ガベージコレクションの対象になります。

GCで使われる主なアルゴリズム

1. 参照カウント方式（Reference-counting garbage collection）

あるオブジェクトへの参照数がゼロになったとき、そのオブジェクトは「ゴミ」、つまり回収可能とみなされます。この方式は古いブラウザで採用されていました。しかし、循環参照しているオブジェクトには対応できません。互いに相手を参照し合っているため、常にどこかから参照が存在することになり、回収されないという問題があるからです。

2. マーク・アンド・スイープ方式（Mark-and-sweep algorithm）

このアルゴリズムは、「オブジェクトが不要になった」という定義を「オブジェクトが到達不可能である」という定義へと置き換えます。この方式は「ルート（roots）」と呼ばれるオブジェクトの集合を前提としており、JavaScriptではグローバルオブジェクトがルートに相当します。GCは定期的にこれらのルートから出発し、そこから参照されているすべてのオブジェクトを再帰的に探索します。こうしてルートから辿れるすべての到達可能なオブジェクトを特定し、到達不可能なオブジェクトだけを回収します。

JavaScriptにおけるGCについてさらに詳しく知りたい方は、MDN Web Docs（Memory Management）をご覧ください。