闭包及JS垃圾回收机制

一、什么是闭包?

如果这个函数能够访问其他函数作用域中的变量,那么 这个函数 就叫做闭包。

换句话说,只要在一个函数中再定义一个函数,这个内部函数就是一个闭包。其实就是函数嵌套函数,主要是为了造出一个局部变量。也是一种数据封装的手段。

其实函数的作用域是独立的、封闭的,外部的执行环境是访问不了的,但是闭包具有这个能力和权限。所以有作用域的地方就有闭包。其实闭包就是JS 函数作用域的副产品。

闭包的这种特性有助于我们在JavaScript这门非面向对象的语言中实现面向对象的一些特性。“闭”的意思不是封闭内部状态,而是封闭外部状态,当外部状态的scope失效时,还有一份留在内部状态里。

闭包的表现形式?

第一,闭包是一个函数,而且存在于另一个函数中;
第二,闭包可以访问到父级函数的变量,且该变量不会被销毁。

function person () {
  var name = '有雨';
  function cat () {
    console.log(name);
  return cat;
var per = person(); // per就是return后的结果,即cat函数;
per(); // 有雨 per()就相当于cat()
per(); // 有雨 同上,而且变量name没有销毁,一直存在内存中,供函数cat调用。
per(); // 有雨

二、闭包的原理

闭包的实现原理,其实就是利用了作用域链的特性,作用域链就是在当前执行环境下访问某个变量时,如果不存在就一直向外层寻找,最终寻找到最外层也就是全局作用域,这样就形成了一个链条。

var age = 18;
function cat () {
  age++;
  console.log(age); // 19 cat函数内输出age,该作用域没有,向外层寻找,结果找到了,输出19.
cat(); // 19
cat(); // 20
cat(); // 21

如果该程序还有其他函数,也需要用到age的值,那使用age就会受到影响,而且全局变量还容易被人修改,比较不安全,这就是全局变量容易被污染的原因,所以为了解决变量污染问题,就把变量封装到函数内,让它成为局部变量。

function person () {
  var age = 18;
  function cat () { // age变量和cat函数就组成了一个[闭包]
    age++;
    console.log(age);
  return cat(); // 如果不 return,你就无法使用这个闭包,主要是为了让外面可以访问到这个cat函数。把 return cat改成 window.cat = cat 也是一样的
person(); // 19 这里的person是返回的cat函数执行的结果
person(); // 19

这里又有个问题,每次调用函数person,进入该作用域,变量age就要被重新赋值为18,所有cat()的值一直是19,所以稍作调整:

var per = person; // per相当于函数cat
per(); // 19. 即cat(),这样每次调用不再经过age的初始值,而是去执行自增函数,这样就可以一直增加了
per(); // 20
per(); // 21

三、闭包的作用

  • 隐藏变量,可以避免使用全部变量,防止全局变量污染;
  • 暴露一个访问器,让外部函数可以读取函数内部的变量;
  • 封装私有变量,提供一些暴露的接口;
  • 局部变量会常驻在内存中;
  • 导致变量不会被垃圾回收机制回收,造成内存消耗;
  • 不恰当的使用闭包可能会造成内存泄漏的问题;
  • JS垃圾回收机制

    JS规定在一个函数作用域内,程序执行完以后变量就会被销毁,这样可以节省内存。

    使用闭包时,按照作用域的特点,闭包函数外面的变量不会被销毁,因为闭包的作用域中存在外层函数的变量,这个变量会一直被内层函数的作用域调用,所以一直存在,不会被内存回收。如果闭包使用过多就会导致内存消耗。
    详见第七节内容。

    四、闭包的创建

    在知乎看到一个很有意思的解释,这里复述一下:
    我叫独孤求败,在一个山洞里,里面有世界上最好的剑法,还有最好的武器,我学习了里面的剑法,拿走了最好的剑,离开了这里。我来到这个江湖,快意恩仇,但是从来没有人知道我这把剑的来历和我这一身的武功。那我和山洞整体就是一个闭包,而我是山洞里唯一一个可以与外界交汇的地方,这山洞的一切对外人而言就像不存在一样,只有我才知道这里面的宝藏。所以我就相当于return的那个函数。

    五、内存泄漏?闭包滥用?

    内存泄露是指你用不到(访问不到)的变量,依然占据着内存空间,不能被再次利用起来,没有及时释放。
    因为 IE。IE 有 bug,IE 在我们使用完闭包之后,依然回收不了闭包里面引用的变量。这是 IE 的问题,不是闭包的问题。

    什么情况会引起内存泄漏?
  • 意外的全局变量引起的内存泄漏
    原因:全局变量不会被垃圾回收机制回收。
    解决:使用严格模式避免。use strict
  • 闭包引起的内存泄漏
    原因:闭包可以维持函数内局部变量内存,使其得不到释放。
    解决:将事件处理函数定义在外部,解除闭包,或者在定义事件处理函数的外部函数中,删除对DOM的引用。
  • 没有清理DOM元素引用
    原因:虽然别的地方删除了,但是对象对DOM的引用还在
    解决:手动删除,置为null。
  • 被遗忘的定时器或回调
    原因:定时器中有DOM的引用,即使DOM删除了,但定时器还在,所以内存中还是有这个DOM。
    解决:手动删除定时器和DOM。
  • 子元素存在引用引起的内存泄漏
    原因:div中的ul li 得到这个div,会间接引用某个得到的li,那么此时因为div间接引用li,即使li被清空,但是内存还在,并且只要li不被删除,它的父元素都不会被删除。
    解决:手动删除清空。
  • console保存大量数据在内存中
    原因:过多的console,比如定时器的console会导致浏览器卡死。
    解决:合理利用console,线上项目尽量少的使用console。
  • 怎么观察内存泄露呢?

    如果连续五次垃圾回收之后,内存占用一次比一次大,就有内存泄漏。这就要求实时查看内存占用。一般是堆区内存泄漏,栈区不会泄漏。

    如何避免内存泄露呢?

    1、减少不必要的全局变量,使用严格模式避免意外创建全局变量。
    2、在你使用完数据后,及时解除引用(闭包中的变量,dom引用,定时器清除)。
    3、组织好你的逻辑,避免死循环等造成浏览器卡顿,崩溃的问题。

    JS有两种类型的值:简单类型(string、number、boolean、null、undefined、symbol)和复杂类型(object)。
    简单类型又称基本类型,按值访问;复杂类型又称引用类型,按引用访问。
    1、基本类型存储在栈stack中(先进后出)

    var a = 1;
    var b = "hello";
    var c = true;
    var d = null;
    

    当复制基本类型时,栈内存会开辟一个新的内存给b,只需要把a的值赋值给变量b,变量b得到的只是变量a所指示内存上的内容。执行b=3之后,这个变量b又变成3,但是a仍然是1,也就是说a和b是互相独立的、互不影响的,这就是按值传递。

    var a = 1;
    var b = a; // a赋值给b
    b = 3;
    console.log(a); // 1
    console.log(b); // 3
    

    2、引用类型存储在堆heap中

    var a = 1;
    var b = hello;
    var c = {name: 'zhou', age: 18};
    var d = c; // d和c指向同一个内存地址
    d.name = 'wang'; // 修改name的值
    console.log(c.name); // wang (d和c会互相影响)
    

    当复制引用类型时,其实d复制的是c的引用地址,它们引用同一个地址,改变其中一个,另一个也跟着改变。如下图,对于引用类型,名存在于栈内存中,但值存在于堆内存中,栈内存会提供一个引用的地址指向堆内存中的值。

    var inc = (function () { // 该函数体中的语句将被立即执行
      var count = 0; // 局部变量初始化
      return function () { // 返回一个内嵌的闭包函数引用
        return ++count; // 当外部函数return后,这里的count不再是外部函数的局部变量。
    })(); // 
    inc(); // count: 1
    inc(); // count: 2
    function Add2 () {
    var a = 3;
    return function () {
      return a;
    console.log(Add2()()) // 4
    console.log(Add2()()) // 4
    var add = Add2()
    console.log(add()) // 4
    console.log(add()) // 5
    console.log(add()) // 6
    

    2、闭包访问外层函数变量的特点
    若闭包在外层函数执行结束后执行,那么它只能获取到外层函数中所有变量的最终状态。

    function father () {
      var array = [];
      for (var i = 0; i < 10; i++) {
        array[i] = function () {
          return i;
      return array;
    

    father函数执行后会返回一个包含闭包的数组,每个闭包都会返回。由于这里的闭包调用时,外层函数早已经执行完了,外层函数变量对象中 i 的值已经变成了9,此时不管执行array中的哪个闭包,返回的结果都是9。但是,如果在闭包外层函数执行过程中立即执行闭包,那么结果就不一样了,如下:

    function father () {
      var array = [];
      for (var i = 0; i < 10; i++) {
        array[i] = (function () {
          return i;
        })();
      return array;
    

    此时闭包在外层函数执行时就立即执行,在那时,闭包中的值就是外层函数当前的值,因此返回的array中存储的值就是0-9。

    但是,例1 中array存放的是闭包,而例2 中array存放的是闭包执行的结果,那么若想让array存储闭包,还需要进行改造,如下:

    function father () {
      var array = [];
      for (var i = 0 ; i < 10; i++) {
        array[i] = (function () {
          var cur = i;
          return function () {
            return cur;
        })();
      return array;
    

    我们让立即执行的闭包再返回一个闭包,并且将for循环中的值赋给立即执行函数的局部变量,此时array存储的将是闭包,并且每个闭包都有正确的值。

    如果一个函数内部有闭包存在,那么函数执行结束之后不会释放自己的变量对象,只有当闭包执行结束后才会释放,因此他们具有不同的垃圾回收机制。

    七、JS垃圾回收机制

    1、什么是垃圾?

    一般来说没有被引用的或者用不到的变量对象就是垃圾,就要被清除,如果几个对象互相引用形成一个环,但根访问不到它们,这几个对象也是垃圾,也要被清除。JS 具有自动垃圾回收机制,垃圾收集器会按照固定的时间间隔,周期性的找出不再继续使用的变量,然后释放其内存。

    注意:这里不再使用的变量也就是生命周期结束的变量,是局部变量,局部变量只在函数执行的过程中存在,当函数运行结束,没有其他引用,那么该变量就会被标记回收。而全局变量的生命周期直到浏览器卸载页面才会结束,也就是说全局变量不会被当成垃圾回收。

    2、垃圾回收方法

    a. 引用计数(reference counting)

    引用计数,顾名思义就是一个对象是否有指向它的引用。语言引擎有一张引用表,保存了内存中所有的资源,通常是各种值的引用次数。如果一个值的引用次数是0,就表示这个值不再用到了,那么就可以将这块内存释放。

    工作原理:

    跟踪记录每个值被引用的次数。

    工作流程:

    ① 声明了一个变量并将一个引用类型的值赋给了这个变量,这个引用类型值的引用次数就是1;
    ② 同一个值又被赋给了另一个变量,这个引用类型值的引用次数加1;
    ③ 当包含这个引用类型值的变量又被赋值给另一个值了,那么这个引用类型值的次数减1;
    ④ 当引用次数变成0,说明没办法访问这个值了;
    ⑤ 当垃圾回收器下一次运行时,它就会释放引用次数为0的值的内存。
    如果一个值不再需要了,但是引用次数却不为0,垃圾回收机制无法释放这块内存,从而导致内存泄漏。

    const arr = [1,2,3,4];
    console.log('hello world')
    

    上面代码中,数组[1,2,3,4]是一个值,会占用内存,变量arr是仅有的对这个值的引用,因此引用次数为1,尽管后面的代码没有用到arr,它还是会持续占用内存。
    如果增加一行代码,解除arr对[1,2,3,4]的引用,那么这块内存就可以被垃圾回收机制释放了。

    let arr = [1,2,3,4];
    console.log('hello world');
    arr = null;
    

    上面代码中,arr 重置为 null,就解除了对[1,2,3,4]的引用,引用次数变成0,内存就可以释放出来了。
    因此,并不是说有了垃圾回收机制,程序员就轻松了,还需要关注内存占用问题,那些很占空间的值,一旦不再使用,必须检查是否还存在对它的引用,如果是的话,就必须手动解除引用。

    引用计数有个致命缺点就是循环引用。当两个对象相互引用,尽管他们不再使用,但是垃圾回收器不会进行回收,最终会导致内存泄漏。

    function cycle () {
      var o1 = {};
      var o2 = {};
      o1.a = o2;
      o2.a = o1;
      return "cycle reference"
    cycle();
    // 手动切断链接
     o1.a = null;
     o2.a = null;
    

    这两个对象的引用次数都是2,cycle函数执行完成之后,对象o1和o2实际上已经不再需要了,但根据引用计数的原则,他们之间的相互引用依然存在,因此这部分内存不会被回收。所以现代浏览器不再使用这个算法。但是IE依旧使用,

    var div = document.createElement('div');
    div.onClick = function () {
      console.log('click');
    

    上面的写法很常见,但是上面的例子就是一个循环引用。
    变量div有事件处理函数的引用,同时事件处理函数也有div的引用,因为div变量可在函数内被访问,所以循环引用就出现了。
    因为IE中的BOM、DOM的实现使用了COM,而COM对象使用的垃圾收集机制是引用计数策略。所以会存在循环引用的问题。
    解决:手工断开js对象和DOM之间的链接,赋值为null。IE9把DOM和BOM转换成真正的JS对象了,所以避免了这个问题。

    b. 标记清除(常用)

    当一块内存中的数据能够被访问时,垃圾回收器就认为该数据能够被获得,不能够被获得的数据,就会被打上标记,并回收内存空间,这种方法叫做标记清除法。(即从根部(在JS中就是全局对象)出发定时扫描内存中的对象,凡是能从根部到达的对象,保留。那些从根部出发无法触及到的对象被标记为不再使用,稍后进行回收。)

    工作原理:

    当变量进入环境时,将这个变量标记为“进入环境”,当这个变量离开环境时,标记为“离开环境”,并且回收该内存。