副标题：内存管理 —— 闭包导致的内存泄漏

背景

闭包是 JavaScript 中最重要的特性之一，但也极其容易出现内存泄漏的情况。就这个情况，我打算，通过一个例子来说明闭包的复杂性和隐匿性（不容易被发现），来加深对闭包的理解，从而尽早地发现内存泄漏。

例子

首先下面的代码只是例子，无需纠结为什么要这样写，为什么要那样写。

其次这是最精简的代码，实际项目中会有各种干扰，难度系数更高。

对于下面的代码，挑战两个问题：

页面打开后，点击很多次，是否会内存泄漏？
如果有内存泄漏，那么是哪部分代码导致的？

class TestData {
    static count = 0;
    constructor() {
        this.dataList = new Array(5000).fill(0).map(() => Math.random().toString());
        this.count = TestData.count;
    }
}

let globalData = null;
document.onclick = function handleClick() {
    const originGlobalData = globalData;
    function unused() {
        if (!originGlobalData) return;
    
        // 做一些事情......
    }
  
    TestData.count += 1; // 点击次数
    globalData = {
        data: new TestData(),
        someMethod: function() {
            // 做一些事情
            // 但是没有使用到 originThing 常量
        }
    }
}

上面的问题，如果都答对了，那么请离开，不要浪费时间看此文章；如果不确定，那么说明对闭包的理解可能还需要加强：

点击看答案

答案：1）有内存泄漏；2）下面代码共同导致的内存泄漏：

    const originGlobalData = globalData;
    function unused() {
        if (!originGlobalData) return;

        // 做一些事情......
    }

    someMethod: function() {
        // 做一些事情
        // 但是没有使用到 originThing 常量
    }

接下来，我们将：

先了解一波内存泄漏排查的方法
再讲解上面的代码为什么会导致内存泄漏/为什么不会内存泄漏，怎样做才会内存泄漏。

排查方法

queryObjects

作用：传递构造函数，返回其构造函数生成的实例对象，未被 GC 回收掉的实例列表。此 API，仅在 DevTools 控制台上下文中可使用。

class TestData {
    constructor() {
      this.name = 'GWJ';
      this.dataList = new Array(600).fill(90);
    }
}

let mockData = new TestData();


// 在控制台中运行
queryObjects(TestData);

说明 TestData 这个构造函数，有 1 个实例对象没有被 GC 回收。

此时要将控制台的打印全部清空[^注释1]，然后在控制台输入 mockData = null; 此时 TestData 唯一的实例对象被 GC 回收。再 queryObjects(TestData); 一遍试试：

DevTools 性能监视器工具

以如下代码为例子，打开 DevTools 中的性能监视器 选项卡，来观察 JS 生成的内存大小：

class TestData {
  constructor() {
    this.name = Math.random().toString();
    this.dataList = new Array(5000).fill(0).map(() => Math.random().toString());
  }
}

let globalDataList = [];

document.onclick = () => {
  const mockData = new TestData();
  globalDataList.push(mockData);
};

多次点击，可以看到 JS 堆内存呈明显的上升趋势，而且不会下降；稍后下降时是对 globalDataList 进行了释放。

DevTools 性能工具

此工具，更为细致、也更为强大，本文不做重点讲解，后期会进行讲解。此工具可以查看 JS 堆内存暴增的时间段，然后查看这段时间段内，渲染器主线程的都干了什么，从而发现是那些函数导致的，最后再进入此函数内部断点调试。

console 是个坑

当一个引用对象以非字符串的方式，输出到控制台，那么就意味着控制台会引用着该对象，直到控制台清空或者控制台关闭为止，GC才会回收这部分内存。下面来举一些例子：

console.log、console.error、console.dir ..... console 对象下的大部分打印方法都有这个现象。比如：

class TestData {
    constructor() {
      this.name = 'GWJ';
      this.dataList = new Array(600).fill(90);
    }
}

let mockData = new TestData();
console.log(mockData);
mockData = null;


// mockData 输出到了控制台，先不要清空控制台的输出
// queryObjects(TestData) 返回能实例对象。

上面的 queryObjects() 也有类似的现象，因为将实例对象直接输出到了控制台，控制台会对该对象保持引用。比如：

class TestData {
    constructor() {
      this.name = 'GWJ';
      this.dataList = new Array(600).fill(90);
    }
}

let mockData = new TestData();


// 在控制台中运行
queryObjects(TestData);

// 第一步：queryObjects 将会输出 TestData 到控制台
// 第二步：不清空控制台，执行代码：mockData = null;
// 第三步：再执行 queryObjects(TestData);
// 仍然能打印出 TestData 的实例对象，并没有被 GC 回收。

只有对象以字符串序列化的方式输出到控制台，控制台才不会保持引用。比如：

class TestData {
    constructor() {
      this.name = 'GWJ';
      this.dataList = new Array(600).fill(90);
    }
}

let mockData = new TestData();
console.log(JSON.stringify(mockData));
mockData = null;


// mockData 输出到了控制台，但是是字符串格式的，也不用清空控制台。
// queryObjects(TestData)  返回空

讲解`例子`

先说结论：下面代码，点击 N 多次，会造成很严重的内存泄漏。

class TestData {
    static count = 0;
    constructor() {
        this.dataList = new Array(5000).fill(0).map(() => Math.random().toString());
        this.count = TestData.count;
    }
}

let globalData = null;
document.onclick = function handleClick() {
    const originGlobalData = globalData;
    function unused() {
        if (!originGlobalData) return;
    
        // 做一些事情......
    }
  
    TestData.count += 1; // 点击次数
    globalData = {
        data: new TestData(),
        someMethod: function() {
            // 做一些事情
            // 但是没有使用到 originThing 常量
        }
    }
}

一起捋一下

表面上看，触发 N 次页面 click 事件，虽然多次对globalData 全局变量赋值，但最后只有一个被保留。实际上，复杂就复杂在这里，比如我第二次点击后，那么会覆盖第一次的 globalData 数据，..... 以此类推，最后一次的 globalData 覆盖上一次的 globalData，那按照一般思路，上一次的 globalData 应该会被 GC 回收掉，但实际情况是上一次的 globalData 仍然不会被GC 回收，这就是内存泄漏。

那么我们就动手看看，到底是什么导致的内存泄漏：应用刚才讲过的排查方法来找出，是否有内存泄漏。

打开「性能监视器工具」。发现点击页面的过程中，JS堆内存一直在增长，说明有新分配的内存。但是一直是增长，说明上一次的事件处理函数中，分配的内存没有被GC回收，疑点出现了！

40 秒内，内存大小没有下降

定位到了 handleClick 函数中，而且也知道是 new TestData() 的实例没有被销毁，那么我们通过 queryObjects 看看，到底有没有被 GC 回收。

结果非常的出乎意料！我不禁再次自言自语起来：“上一次产生的实例，明明被本次产生的实例覆盖，为什么还没被 GC 回收？”

先抑制一下心中的好奇（说给我自己听的,哈哈哈）后面再详细的说明。把代码简化一下，简化成：handleClick 事件处理函数中，对一个全局变量赋值；除此之外，不包含其他干扰代码。

不包含干扰的代码：于是我又点击了 N 次。「性能监视器」增长一段，然后又下降；「queryObjects(TestData)」只有一个实例对象。

class TestData {
    static count = 0;
    constructor() {
        this.dataList = new Array(5000).fill(0).map(() => Math.random().toString());
        this.count = TestData.count;
    }
}

let globalData = null;
document.onclick = function handleClick() {  
    TestData.count += 1; // 点击次数
    globalData = {
        data: new TestData(),
    }
}

下降点，是进行了强制垃圾回收的操作

原来是你

我们似乎是知道了哪些代码导致了上一次生成的实例无法被 GC 回收。下图红框所选的代码，就可能导致内存泄漏。

闭包到底是什么？

在 JavaScript 中，闭包指的是一个函数与其它变量之间的组合。具体来说，一个闭包就是一个函数以及其创建时所能访问到的所有变量的集合。闭包使得函数可以“记住”它被创建时的环境，即使在函数在其被定义的作用域之外执行时，这些变量仍然可以被访问。想了解更多，请查看`参考`部分

以下仅仅是我个人的理解：闭包（Closure）是特殊的对象，用来存储子代函数访问父函数的变量。这样说可能有些抽象。我将分几个例子，循序渐进地深入理解闭包：

简单

function father() {
  const data = { name: 'GWJ' };
  const uname = 'GWJ';

  return function son() {
    console.log('data: ', data);
  };
}

const resFn = father();

在控制台，打印一下 resFn 函数，可以看到，resFn 函数对象有个特殊的 [[Scopes]] 属性：

[[Scopes]] 此属性只有在控制台可以看到，代码中是无法访问到的。[[Scopes]] 是函数的作用域链列表，在函数声明时被创建。

接下来，结合下图我们详细看看[[Scopes]]属性，都包含了什么？我们发现，该属性值是一个数组；数组的第一个元素是一个名为闭包（Closure）的对象，对象内部拥有 father 函数执行时创建的 data 变量和对应的值。

当函数执行时，例如 father 函数，其内部的局部变量将会被创建，比如 data 变量，而这些变量称之为AO活跃对象，这个对象很重要，与闭包（Closure）对象关联很大。
当 father 函数执行，son 函数被创建。前面说过函数创建时，会生成[[Scopes]]属性，该属性是个数组，会把当前函数的父函数的 [[Scopes]] 元素、以及父函数执行生成的 AO对象，依次压入自身的[[Scopes]]数组中。

在这个例子中就是 father 函数执行，son 函数被创建，那么 father.[[Scopes]]、father AO对象，将依次被压入 son.[[Scopes]] 数组中。
全局函数创建时，比如会被压入 Global：全局对象，即window；全局 Script：全局let、const

函数在查找变量时，其实就是沿着 AO 和 [[Scopes]]查找。father 函数执行时，AO创建完毕后，JavaScript v8 引擎会深度扫描 father 函数的所有子函数，看是否对 father 函数创建的 AO 对象成员有所访问（father 函数的局部变量），若有则从 AO 中把该变量标记一下，表示 father 函数执行完后，不销毁此变量。

随后， son 函数被返回赋值给一个全局变量resFn，至此 son.[[Scopes]] = [ fatherAO 标记, Script, Global ]，又因为全局变量 resFn === son，那么 son.[[Scopres]] 属性即被引用着，会阻止 GC 回收 fatherAO标记。于是 father 函数中的成员变量 data 所指向的对象被保留。fatherAO 标记，被称之为闭包（Closure）。

这点是不是动态语言的强大性？

进阶

把上一个例子稍微改一下：

function father() {
  const data = { name: 'GWJ' };
  const uname = 'GWJ';

  // 注意这段，是搅屎棍
  (function () {
    data, uname;
    console.log('hhh');
  })();

  return function son() {
    console.log('啥也不引用');
  };
}

const resFn = father();

看下图，我们返回的 son 函数，并没有访问 data、uname 这些局部变量。但最终这两个局部变量还是被压入 son.[[Scopes]] 数组中。

不用说，都知道是立即执行函数的原因，因为我们说过：

father 函数执行，JavaScript v8 引擎会深度扫描 father 函数的所有子函数，是否对 father 函数创建的 AO 对象成员有所访问（father 函数的局部变量），若有则从 AO 把该变量标记一下，表示 father 函数执行完后，不销毁此变量。

那么，data、name 两个 father 的AO成员，将被标记，之后变为闭包（Closure）对象。

讲解`例子`

有了以上的铺垫，想要弄清楚文章开头的例子，是很容易的。

class TestData {
    static count = 0;
    constructor() {
        this.dataList = new Array(5000).fill(0).map(() => Math.random().toString());
        this.count = TestData.count;
    }
}

let globalData = null;
document.onclick = function handleClick() {
    const originGlobalData = globalData;
    function unused() {
        if (!originGlobalData) return;
    
        // 做一些事情......
    }
  
    TestData.count += 1; // 点击次数
    globalData = {
        data: new TestData(),
        someMethod: function someMethod() {
            // 做一些事情
            // 但是没有使用到 originThing
        }
    };
}

下面将以用户的操作视角进行剖析：

1、第一次点击，handleClick 函数执行时：

创建 AO对象（只有 originGlobalData 一个成员），此时 AO.originGlobalData = null
接下来 chrome v8 引擎深度扫描，发现 unused 函数访问了 originGlobalData 局部变量，开始标记。

最后创建 someMethod 函数，其Scopes 属性的变化

someMethod.[[Scopes]].push(
      handleClick[[Scopes]],   
      handleClick.AO标记， 
)

// 即：
someMethod.[[Scopes]].push(
      handleClick[[Scopes]],   
      {
        originGlobalData: null
      } 
)

最后，globalData.someMethod[[Scopes]] 中有闭包对象，即 { originGlobalData: null }

2、第二次点击，handleClick 函数执行中：

创建 AO对象（只有 originGlobalData 一个成员），此时 AO.originGlobalData = 第一次 globalData 指向的对象
接下来 chrome v8 引擎深度扫描，发现 unused 函数访问了 originGlobalData 局部变量，开始标记。

最后创建 someMethod 函数

someMethod.[[Scopes]].push(
      handleClick[[Scopes]],   
      handleClick.AO标记， 
)

// 即：
someMethod.[[Scopes]].push(
      handleClick[[Scopes]],   
      {
        originGlobalData: 第一次 globalData 指向的对象
      } 
)

结尾处，globalData.someMethod[[Scopes]] 中有闭包对象，即 { originGlobalData: null }

已经不需要再往下写了，旧的 globalData 指向的对象，之所以不被 GC 回收，是因为在闭包中。

这是一个很经典的例子，让闭包形成了链条。

解决内存泄漏

所以，我们发现，绿色部分简直是搅屎棍，someMethod 函数什么都没引用，却导致产生了闭包，真冤枉啊。

改进（一）：

改进（二）：

document.onclick = function handleClick() {
    {
      const originGlobalData = globalData;
      if (!originGlobalData) return;
      // 做一些事情......
    }
    
    // 这段函数立即调用和上面的代码其实是等效的。
    // 或
    (function() {
      var originGlobalData = globalData;
      if (!originGlobalData) return;
      // 做一些事情......
    })();

  
    TestData.count += 1; // 点击次数
    globalData = {
        data: new TestData(),
        someMethod: function() {
            // 做一些事情
            // 但是没有使用到 originThing 常量
        }
    }
}

参考

0、闭包的概念

维基百科

1、闭包引起的内存泄漏的例子

2、词法作用域和作用域链：

3、Chrome v8 内存管理机制

4、DevTools perform 工具的使用

developer.chrome.com/docs/devtoo…

5、queryObjects API

developer.chrome.com/docs/devtoo…

感谢

感谢您的认真阅读！如果您有任何问题、建议或想法，都可以畅所欲言，我将尽快回复您。

这道闭包题，你可能不会。

背景

例子

排查方法

queryObjects

DevTools 性能监视器工具

DevTools 性能工具

console 是个坑

讲解`例子`

一起捋一下

原来是你

闭包到底是什么？

简单

进阶

讲解`例子`

解决内存泄漏

参考

感谢