メモリリークとガベージコレクション（memory leak / garbage collection）

分類

テクノロジ系 ソフトウェア

出る試験

基本情報応用情報

重要度

★★★☆☆

もう少し詳しい説明

プログラムは、動いている途中で主記憶（いま使うプログラムとデータを置いておく記憶装置）の場所を借りて使います。借りたら、使い終わったときに返す必要があります。

ここでいう「借りる」「返す」は、この領域はいま自分が使うと申し出る／使い終わったので他の人が使ってよいと申し出る、という手続きのことです。

この「返す」を忘れると、使っていないのに空かない領域が残ります。これがメモリリークです。

返し忘れた領域は、誰も使えない

厄介なのは、その場では何も起きないことです。少しずつ空きが減るだけなので、動かし始めは正常に見えます。

症状が出るのは、長く動かし続けたときです。

• 起動直後は速いのに、何日か動かすと遅くなる
• そのうち領域の確保に失敗し、異常終了する
• 再起動すると直り、またしばらくして同じことが起きる

再起動で直るのに、原因が分からない。 メモリリークが見つけにくいのは、この性質のためです。

仮想記憶を使っていると、空きが減った分だけページの入れ替えが増えます。止まる前に、まずじわじわ遅くなるという形で現れます。

ガベージコレクション

返し忘れを人の注意で防ぐのは難しい、というところから生まれたのがガベージコレクションです。

やっていることは単純で、もう誰からも参照されていない領域を探し出し、空きとして回収することです。「ごみ集め」という名前のとおりです。

プログラムを書く人は、返す処理を書かなくてよくなります。使い終わったかどうかは、実行環境が参照を見て判断します。

探し方には、いくつかの方式があります。

• 参照カウント方式 … その領域を参照している数を数えておき、0になった時点で回収する。すぐ回収できるが、互いに参照し合っている輪が残る
• マークアンドスイープ方式 … 使っているものに印を付けてから、印の無いものをまとめて回収する。輪になっていても回収できるが、回収のあいだ処理が止まる

自動でも、漏れることはある

ここが試験でも実務でも落とし穴です。ガベージコレクションがあってもメモリリークは起こります。

回収されるのは「もう誰からも参照されていない領域」です。使う気がないのに参照だけ残っていると、実行環境からは使用中にしか見えません。

• 一覧に追加したまま、消し忘れている
• 終わった処理の通知先として、登録したままになっている

使い終わったつもりなのは人間だけ、という状態です。自動回収は「返し忘れ」を防ぎますが、「参照の外し忘れ」までは防げません。

断片化と、詰め直し

空きが増えても、ばらばらの位置に散らばっていると大きな領域が取れません。これを断片化（フラグメンテーション）と呼びます。

散らばった使用中の領域を前へ詰め直し、空きを1か所にまとめることをコンパクションと呼びます。ガベージコレクションとは別の作業で、回収のあとに続けて行う方式もあります。

何に使われているのか

Java、C#、Python、JavaScript など、いま広く使われている言語の多くが、実行環境にガベージコレクションを備えています。共通言語基盤でも、回収は実行環境の仕事です。

一方、CやC++では、借りたら返す処理を自分で書きます。止まってはいけない機器など、回収のために処理が止まると困る場面では、いまもこちらが選ばれます。

試験ではこう出る

科目A（旧・午前）で出ます。いちばん多いのは、ガベージコレクションの説明を選ばせる問題です。「使われなくなった領域を自動で回収する」が答えになります。

並べて出される紛らわしい言葉は、次のとおりです。

次に多いのが、メモリリークが起きたときの症状です。「長時間の運用でしだいに性能が低下する」という表現が答えになります。

応用情報では、参照カウント方式とマークアンドスイープ方式の違いまで問われます。互いに参照し合っている輪を回収できるかが、両者の分かれ目です。

関連する用語

主記憶

CPUが直接読み書きする記憶。確保と解放は、ここの領域を取り合う話

仮想記憶

主記憶より大きく見せる仕組み。空きが減ると、ページの入れ替えが増えて遅くなる

オブジェクト指向

データと処理をまとめて作る考え方。インスタンスを次々に作るので、回収の仕組みが要る

共通言語基盤

複数の言語を同じ実行環境で動かす仕組み。ガベージコレクションもその環境が受け持つ

ミニクイズ

この分野をまとめて解く → システム構成要素とソフトウェアのミニテスト（全28問）

最終更新：2026-10-09