JavaScript のガベージコレクションの仕組みの詳細な説明

ガベージコレクション (GC) はなぜ必要なのでしょうか?

プログラムは人間と同じです。時間の経過とともにゴミが生成されます。プログラムも動作中にゴミを生成します。ゴミが蓄積しすぎると、プログラムの実行速度が低下します。
JavaScript の文字列、オブジェクト、配列などのデータのメモリは固定されておらず、実際に使用されるときにのみメモリが動的に割り当てられます。
これらのデータによって占有されているメモリは、使用されていないときに解放して再度使用できるようにする必要があります。そうしないと、使用可能なメモリが使い果たされたときにプログラムがクラッシュします。

ガベージコレクションとは

ガベージコレクションメカニズムはGarbage Collection (略して GC) とも呼ばれます。 JavaScript には、リサイクルアルゴリズムを使用して使用されなくなった変数やプロパティを見つける自動ガベージコレクションメカニズムがあり、JS エンジンは一定の時間間隔でそれらが占有しているメモリ領域を定期的に解放します。 C/C++ では、プログラマーが手動でガベージコレクションを実行する必要があります。

廃棄物の発生

オブジェクトに参照する変数やプロパティがない場合、そのオブジェクトを操作することはできません。このオブジェクトはゴミです。このようなオブジェクトが多すぎると、大量のメモリ領域を占有し、プログラムの速度が低下します。

例えば：

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ここで、まず Person 変数を宣言し、この変数はオブジェクト {name: "江流", age: 20} を参照します。次に、この Person 変数を別のオブジェクト {name: "心猿", age: 5000} にポイントします。以前参照していたオブジェクトは、これで役に立たないオブジェクトになり、操作に使用することはできません。このようなオブジェクトはゴミです。

ガベージオブジェクトが多すぎると、多くのスペースを占有します。ガベージオブジェクトが解放されないと、システムのパフォーマンスに影響し、プログラムがクラッシュすることもあります。そのため、このメモリ部分を解放するにはガベージコレクションが必要です。

このプロセスではガベージコレクションを実行する必要はなく、実行することもできません。

必要なのは、使用されなくなったオブジェクトを null に設定することだけです。

ガベージコレクション戦略

JavaScript におけるメモリ管理の主な概念は到達可能性です。大まかに言えば、何らかの方法でアクセスまたは使用できる値はメモリ内に保持する必要があり、アクセスまたは使用できない値はガベージコレクションメカニズムによってリサイクルされる必要があることを意味します。

JavaScript はシングルスレッド言語であるため、ガベージコレクションプロセスはリアルタイムで実行されません。ガベージコレクションが実行されるたびに、プログラムのアプリケーションロジックが一時停止されます。ガベージコレクションが完了すると、アプリケーションロジックが再度実行されます。この動作は完全一時停止と呼ばれ、ガベージコレクションは一般に CPU がアイドル状態のときに実行されます。

いわゆるガベージを何らかの方法で見つける方法がガベージコレクションの焦点であるため、次のような一般的なアルゴリズム戦略がありますが、ここでは最初の 2 つについてのみ説明します。

参照カウントアルゴリズム
マークアンドスイープアルゴリズム
タグの並べ替え
世代間のリサイクル

参照カウントタグ

戦略的思考:

各変数値が何回使用されたかを追跡する
変数が宣言され、その変数に参照型データが割り当てられると、参照型データの参照カウントは 1 としてマークされます。
この参照型データを別の変数に割り当てると、参照数は +1 になります。
変数が別の値によって上書きされた場合、参照カウントは -1 になります。
この参照型データの参照カウントが 0 になると、変数は使用されなくなり、アクセスできなくなります。ガベージコレクターは、実行中に参照カウントが 0 の参照型データを破棄し、占有していたメモリ領域を再利用します。

例えば：

	a = {とする
	    名前: 「江劉」
	    年齢: 20
		}; //この時点でオブジェクトの参照カウントは 1 (参照) としてマークされます
	let b = a; //この時点でオブジェクトの参照カウントは 2 (a、b 参照) とマークされます
	a = null; //この時点でオブジェクトの参照カウントは 1 としてマークされます ((b 参照))
	b = null; //この時点でオブジェクトの参照カウントは 0 としてマークされます (変数参照なし)
	... //GCがこのオブジェクトを回収するまで待機します

しかし、このアプローチには深刻な問題がある。循環参照である。

循環参照によって生じる問題

関数では、オブジェクト A のプロパティはオブジェクト B を指し、オブジェクト B のプロパティはオブジェクト A を指します。関数が実行されると、オブジェクト A と B のカウンターは 0 ではなくなり、通常の GC に影響します。

たとえば、次の例をご覧ください。

関数テスト()
{
    A = new Object();
    B = 新しいオブジェクト();
    A.ポインタ = B;
    B.ポインタ = A;
}
テスト（）;

オブジェクト A とオブジェクト B のプロパティが相互に参照する場合、参照カウント戦略によれば、それらの参照カウントは両方とも 2 になります。ただし、test() が実行された後、関数が実行された後、関数スコープ内のデータオブジェクト A と B は GC によって破棄される必要があります。

複数回実行すると、重大なメモリリークが発生します。

回避策

関数の最後にnullを設定します

// 参照関係を切断します A = null;
B = ヌル;

参照カウントアルゴリズムの利点と欠点

アドバンテージ：

参照カウントがゼロになると、ガベージはすぐに収集されます
プログラムの一時停止を最小限に抑える

欠点:

循環参照オブジェクトを再利用できません
大きなスペースコスト

マークアンドスイープアルゴリズム

コアアイデア

マーキングとクリアの 2 つのフェーズで完了します。

おおよそのプロセス:

ガベージコレクターは、実行時にメモリ内のすべての変数にマークを追加します。メモリ内のすべてのオブジェクトがガベージであると仮定すると、すべて 0 としてマークされます。
次に、各ルートオブジェクトからトラバースを開始し、ガベージではないノードを1に変更します。
0 としてマークされたすべてのゴミをクリーンアップし、それらが占めるメモリ領域を破壊して再利用します。
最後に、メモリ内のすべてのオブジェクトのマークを 0 に変更し、次のガベージコレクションラウンドを待機します。

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