ガーベジコレクション | Raspberry Pi Pico

マイコン環境ではメモリ資源が限られており、不要になったメモリを再利用可能にする仕組み＝「ガーベジコレクション（GC: garbage collection）」が重要です。MicroPythonでは gc.collect() や gc.mem_free() 等を使って、手動・自動での回収・監視が可能です。今回は、LED点灯＋シリアル出力を活用して「GC がいつ走ったか」を視覚的・数値的に確認できる仕組みを紹介します。

プログラム概要
コード（MicroPython）

プログラム概要

Raspberry Pi Pico W 上で定期的にメモリを消費する処理（例：大きめのリストを生成）を実行。
gc.mem_free() で現在のヒープ空きメモリ量を測定。
空きメモリが設定値を下回ったら gc.collect() を実行。
LED を「GC実行中」に点灯させ、実際の収集タイミングを視覚化。
シリアル出力にて、空きメモリ量の変化も表示。

コード（MicroPython）

import gc
import time
from machine import Pin

# LED設定
led = Pin("LED", Pin.OUT)

# 初期状態のメモリ確認
print("===== ガーベジコレクション可視化デモ =====")
print("起動時空きメモリ:", gc.mem_free(), "bytes")

# メモリを監視して自動的にGCを発動する関数
def monitor_memory(threshold=20000):
    free_mem = gc.mem_free()
    print(f"現在の空きメモリ: {free_mem} bytes")

    if free_mem < threshold:
        print("⚠️ 空きメモリが少ないため gc.collect() を実行します。")
        led.on()  # LED点灯（GC作動中）
        gc.collect()
        time.sleep(0.5)
        led.off()
        print("✅ 回収後の空きメモリ:", gc.mem_free(), "bytes")

# ダミーでメモリを使う処理
def heavy_task():
    dummy = []
    for i in range(3000):
        dummy.append(i * i)
    time.sleep(0.05)

# メインループ
while True:
    heavy_task()            # メモリを消費する処理
    monitor_memory(20000)   # 空きメモリを監視＆必要ならGC
    time.sleep(1)

実行結果イメージ

===== ガーベジコレクション可視化デモ =====
起動時空きメモリ: 116512 bytes
現在の空きメモリ: 109864 bytes
現在の空きメモリ: 87432 bytes
⚠️ 空きメモリが少ないため gc.collect() を実行します。
✅ 回収後の空きメモリ: 112008 bytes
現在の空きメモリ: 108760 bytes
...

🟢 LEDが点灯した瞬間が「GCが走っている」タイミングです。

コードのポイント解説

要素	役割
`gc.mem_free()`	現在のヒープの空きバイト数を取得します。
`gc.collect()`	ガーベジコレクションを実行します。
`threshold`（20,000バイト）	空きメモリがこの値を下回ったらGC実行する簡易トリガー
`heavy_task()`	擬似的にメモリを消費する処理。実際にはセンサー読み取り・通信バッファなどに応用可