Node.js でメモリリークをどのように検出し、修正しますか？

Question

Accepted Answer

**メモリリーク** とは、もはや必要ないのに何かがまだ参照しているために解放されないメモリのことです。時間とともにプロセスのヒープが増大し、やがて遅くなったりクラッシュしたり（メモリ不足）します。長時間稼働する Node サーバーでは、リークは深刻な本番上の懸念事項です。

## よくあるリークの原因

```js
// 1. Unbounded caches / global collections that only grow
const cache = new Map();
app.get("/:id", (req, res) => { cache.set(req.params.id, data); }); // never cleared → grows forever

// 2. Forgotten event listeners (added repeatedly, never removed)
emitter.on("data", handler); // if added per-request and never removed → accumulates

// 3. Forgotten timers
setInterval(() => {...}, 1000); // never cleared, holds references alive

// 4. Closures capturing large objects longer than needed
function outer() {
  const huge = loadBigData();
  return () => huge.length; // keeps `huge` alive as long as the closure lives
}
```

共通点は、到達可能な参照（グローバルな Map、生きているリスナー、動いているタイマー、クロージャ）が、もはや有用でないオブジェクトをガベージコレクションされないように保持してしまうことです。

## リークの検出

```js
// 1. Watch heap growth over time — steady upward trend = likely leak
setInterval(() => {
  const { heapUsed } = process.memoryUsage();
  console.log(`heap: ${(heapUsed / 1e6).toFixed(1)} MB`);
}, 10000);
```

```bash
# 2. Heap snapshots — capture at two points, compare what grew
node --inspect app.js     # then use Chrome DevTools → Memory → heap snapshots
# or the heapdump / clinic.js tools
```

診断のプロセス: まずヒープが（通常の変動ではなく）着実に増大していることを確認し、次にワークロードの前後で **ヒープスナップショット** を取得して比較し、どのオブジェクト型が蓄積しているか（「保持サイズ」が増大しているか）を見つけます。

## リークの修正

```js
// ✅ bound caches with TTL/size limits (LRU)
import { LRUCache } from "lru-cache";
const cache = new LRUCache({ max: 1000, ttl: 1000 * 60 }); // evicts automatically

// ✅ always remove listeners and clear timers
emitter.off("data", handler);
clearInterval(timer);

// ✅ use WeakMap/WeakSet for metadata that shouldn't keep objects alive
const meta = new WeakMap(); // entries are GC'd when the key object is
```

修正は原因に対応します。キャッシュに上限を設け（最大サイズ/TTL を持つ LRU）、リスナー/タイマーの作成には必ずクリーンアップを対にし、オブジェクトをメモリに固定すべきでないオブジェクトキーのメタデータには `WeakMap`/`WeakSet` を使います。

## なぜ重要なのか

メモリリークは Node では特に危険です。サーバーが **長時間稼働する** からです。開発中には見えないゆっくりとしたリークが、徐々に劣化し、最終的には本番プロセスをクラッシュさせます（しばしば再起動し、処理中の作業を失います）。

古典的な原因（上限のないキャッシュ、削除されないリスナー/タイマー、残存するクロージャ）、検出方法（ヒープ監視 + DevTools/clinic.js によるスナップショットの比較）、そして修正方法（上限付き LRU キャッシュ、規律あるクリーンアップ、`WeakMap`）を知ることは、信頼性が高く安定した Node サービスを長期にわたって運用するために不可欠です。