ガベージコレクションとメモリコンパクションの違いを徹底解説｜中学生にもわかる仕組みと実例

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はじめに：ガベージコレクションとメモリコンパクションの基本を知ろう

私たちが普段使うプログラミング言語の多くには、プログラムを動かしている「メモリ」という場所があります。ここにはオブジェクトやデータが入っています。ガベージコレクションは、そのメモリの中でもう必要なくなったデータを自動で片付けてくれる仕組みです。いわば部屋の掃除機（関連記事：アマゾンの【コードレス　掃除機】のセール情報まとめ！【毎日更新中】）のような働き。
一方、メモリコンパクションは、部屋の中で散らばった荷物を整理整頓して、空きスペースを連結して使いやすくする作業です。
この二つは似ているようで役割が違います。
ガベージコレクションが「不要なものを捨てる」ことを担当し、メモリコンパクションは「残っているものを詰め直して空間を作る」ことを担当します。
ここからは、二つの概念をもう少し詳しく、日常の例えを使って解説します。

ポイントの整理：ガベージコレクションとメモリコンパクションの基本的な違い

まずは簡単に違いを押さえましょう。
ガベージコレクションは不要になったデータを見つけて削除します。
それによって使えるメモリが増えます。
メモリコンパクションは使われているデータの集合を詰め直して、分散している空きスペースを連結します。
これにより新しいデータを連続して置けるようになり、断片化と呼ばれる問題を減らせます。
両者は連携して、プログラムの実行を安定させる役割を果たします。

実際の動作と使い分けのポイント：いつどっちを重視するの？

実際の動作では、ガベージコレクションとメモリコンパクションが同時に働くケースが多いです。
プログラムを実行していると、不要なオブジェクトが増え、時間とともに空きが出ます。これをきっかけにGCが走ると、不要なデータが削除され、空きスペースが大きくなります。
一方、データの配置がバラバラだと新しいデータを確保するのに苦労します。そこでメモリコンパクションが行われ、使用中のデータを連続して並べ直して空きスペースを作ります。
この組み合わせは、言語ごとの設計方針やアプリの性質によって最適なタイミングが変わります。

例を挙げてみましょう。Javaのような言語では generational GC と呼ばれる世代別のGCが使われることが多く、若いオブジェクトを頻繁に回収してメモリを節約します。
一方で、JavaScriptの実行環境では、頻繁な GC が走ると一瞬だけ止まる「 GC pause 」が体感に影響を与えることがあります。
このような状況では、コンパクションの抑制や分割回収の調整を行うことで、遅延を減らす工夫が行われます。

では、どうやって使い分けるのが良いのでしょうか。
結論としては、アプリの性質と許容される遅延・スループットのバランスを見ながら、GCの設定や実装を選ぶことです。
リアルタイム系のアプリでは遅延を最小限に抑える工夫が必要で、データの断片化を抑える策略が重要になります。
長時間動作するサーバーアプリでは、スループット重視のGC設定と適切なタイミングでのコンパクションが好まれます。

要点を整理する簡易表（ポイントのみ）

• 目的：GCは不要データを削除、コンパクションはデータ再配置で空きスペースを作る
• 影響：GCは一時的な停止を伴うことがある、コンパクションは断片化を解消する
• 適用場面：リアルタイム性が重視される場面では遅延対策、長時間実行のサーバーにはスループット重視の設計
• 実装例：世代別GC、マーク系GC、コピーGCなどが代表的

このように、ガベージコレクションとメモリコンパクションは別々の役割を持ちながら、互いに補い合う関係です。
どちらか一方を極端に強化しても、別の部分でボトルネックが生まれることがあります。
中学生でも理解できるイメージとしては、部屋の掃除と整理整頓を別々の人が担当して、協力して部屋をきれいに保つ、という感覚です。

ピックアップ解説

メモリの整理は地味だけど、実はとても大事な作業です。ガベージコレクションが掃除機のように不要なゴミを吸い取る一方で、メモリコンパクションは家具の配置換えのようにデータを詰め直して空きスペースを作ります。これがうまく回ると、プログラムはテンポ良く動き続け、動作の遅延も抑えられます。部活のチーム戦で言えば、掃除と整頓の役割分担が上手くいくと、試合中に余計な時間を取られず、みんなが本来の課題に集中できる、そんな感覚です。もしデータが散らかっていて、新しい課題を置くスペースが見つからないときは、まず不要データを片付け、次に残っているデータを整列させる。この二Stepが、メモリの健全さを長く保つコツです。

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