第 1️⃣ 座大山：作用域和作用域链（闭包的形成）

2022-08-30 2025-08-19 6.1k 22 分钟

词法作用域

词法作用域：作用域是由代码中函数声明的位置来决定的，所以词法作用域是静态的作用域，通过它就能够预测代码在执行过程中如何查找标识符；可以看下面这张图：
从图中可以看出，词法作用域就是根据代码的位置来决定的，其中 main 函数包含了 bar 函数，bar 函数中包含了 foo 函数，因为 JavaScript 作用域链是由词法作用域决定的，所以整个词法作用域链的顺序是：foo 函数作用域—>bar 函数作用域—>main 函数作用域—> 全局作用域；
词法作用域是代码阶段就决定好的，和函数是怎么调用的没有关系

作用域链

先来看下面这段代码：

function bar() {
    console.log(myName)
}
function foo() {
    var myName = "张三"
    bar()
}
var myName = "李四"
foo()

其实在每个执行上下文的变量环境中，都包含了一个外部引用，用来指向外部的执行上下文，把这个外部引用称为 outer；
当一段代码使用了一个变量时，JavaScript 引擎首先会在 “当前的执行上下文” 中查找该变量；比如上面那段代码在查找 myName 变量时，如果在当前的变量环境中没有查找到，那么 JavaScript 引擎会继续在 outer 所指向的执行上下文中查找；为了直观理解，可以看下面这张图：
从图中可以看出，bar 函数和 foo 函数的 outer 都是指向全局上下文的，这也就意味着如果在 bar 函数或者 foo 函数中使用了外部变量，那么 JavaScript 引擎会去全局执行上下文中查找；把这个查找的链条就称为作用域链；
1. 变量是通过作用域链来查找的，但是 为什么 foo 函数调用的 bar 函数，bar 函数的外部引用是全局执行上下文，而不是 foo 函数的执行上下文？
2. 这是因为根据词法作用域，foo 和 bar 的上级作用域都是全局作用域，所以如果 foo 或者 bar 函数使用了一个它们没有定义的变量，那么它们会到全局作用域去查找；
3. 也就是说，词法作用域是代码阶段就决定好的，和函数是怎么调用的没有关系；

块级作用域中的变量查找

先看下面这段代码：

function bar() {
    var myName = "浏览器"
    let test1 = 100
    if (1) {
        let myName = "Chrome 浏览器"
        console.log(test)
    }
}
function foo() {
    var myName = "火狐"
    let test = 2
    {
        let test = 3
        bar()
    }
}
var myName = "360"
let myAge = 10
let test = 1
foo()

对于上面这段代码，当执行到 bar 函数内部的 if 语句块时，其调用栈的情况如下图所示：
现在是执行到 bar 函数的 if 语块之内，需要打印出来变量 test，那么就需要查找到 test 变量的值，其查找过程在上图中使用序号 1、2、3、4、5 标记出来了；
解释下这个过程：
1. 首先是在 bar 函数的执行上下文中查找，但因为 bar 函数的执行上下文中没有定义 test 变量；
2. 所以根据词法作用域的规则，下一步就在 bar 函数的外部作用域中查找，也就是全局作用域；

闭包

什么是闭包

结合下面这段代码来理解什么是闭包：

function foo() {
    var myName = "张三"
    let test1 = 1
    const test2 = 2
    var innerBar = {
        getName:function(){
            console.log(test1)
            return myName
        },
        setName:function(newName){
            myName = newName
        }
    }
    return innerBar
}
var bar = foo()
bar.setName("李四")
bar.getName()
console.log(bar.getName())

当执行到 foo 函数内部的 return innerBar 这行代码时调用栈的情况，参考下图：
从上面的代码可以看出，innerBar 是一个对象，包含了 getName 和 setName 的两个方法；并且这两个方法内部都使用了 myName 和 test1 两个变量；
根据词法作用域的规则，内部函数 getName 和 setName 总是可以访问它们的外部函数 foo 中的变量，所以当 innerBar 对象返回给全局变量 bar 时，虽然 foo 函数已经执行结束，但是 getName 和 setName 函数依然可以使用 foo 函数中的变量 myName 和 test1；所以当 foo 函数执行完成之后，其整个调用栈的状态如下图所示：
1. 从上图可以看出，foo 函数执行完成之后，其执行上下文从栈顶弹出了，但是由于返回的 setName 和 getName 方法中使用了 foo 函数内部的变量 myName 和 test1，所以这两个变量依然保存在内存中；这像极了 setName 和 getName 方法背的一个专属背包，无论在哪里调用了 setName 和 getName 方法，它们都会背着这个 foo 函数的专属背包；
2. 之所以是专属背包，是因为除了 setName 和 getName 函数之外，其他任何地方都是无法访问该背包的，可以把这个背包称为 foo 函数的闭包；
现在可以给闭包一个正式的 定义 了；在 JavaScript 中，根据词法作用域的规则，内部函数总是可以访问其外部函数中声明的变量，当通过调用一个外部函数返回一个内部函数后，即使该外部函数已经执行结束了，但是内部函数引用外部函数的变量依然保存在内存中，把这些变量的集合称为闭包；比如外部函数是 foo，那么这些变量的集合就称为 foo 函数的闭包；

如何使用闭包

当执行到 bar.setName 方法中的 myName = “李四” 这句代码时，JavaScript 引擎会沿着 “当前执行上下文–>foo 函数闭包–> 全局执行上下文” 的顺序来查找 myName 变量，参考下面的调用栈状态图：
1. 从图中可以看出，setName 的执行上下文中没有 myName 变量，foo 函数的闭包中包含了变量 myName，所以调用 setName 时，会修改 foo 闭包中的 myName 变量的值；
2. 同样的流程，当调用 bar.getName 的时候，所访问的变量 myName 也是位于 foo 函数闭包中的；
也可以通过 “开发者工具” 来看看闭包的情况，打开 Chrome 的 “开发者工具”，在 bar 函数任意地方打上断点，然后刷新页面，可以看到如下内容：
1. 从图中可以看出来，当调用 bar.getName 的时候，右边 Scope 项就体现出了作用域链的情况：Local 就是当前的 getName 函数的作用域，Closure(foo) 是指 foo 函数的闭包，最下面的 Global 就是指全局作用域，从 “Local–>Closure(foo)–>Global” 就是一个完整的作用域链；
2. 所以说，以后也可以通过 Scope 来查看实际代码作用域链的情况，这样调试代码也会比较方便；

闭包的内存模型

站在内存模型的角度来分析上述代码的执行流程：
1. 当 JavaScript 引擎执行到 foo 函数时，首先会编译，并创建一个空执行上下文 （全局上下文）；
2. 在编译过程中，遇到内部函数 setName，JavaScript 引擎还要对内部函数做一次快速的词法扫描，发现该内部函数引用了 foo 函数中的 myName 变量，由于是内部函数引用了外部函数的变量，所以 JavaScript 引擎判断这是一个闭包，于是在堆空间创建换一个 “closure(foo)” 的对象 （这是一个内部对象，JavaScript 是无法访问的），用来保存 myName 变量；
3. 接着继续扫描到 getName 方法时，发现该函数内部还引用变量 test1，于是 JavaScript 引擎又将 test1 添加到 “closure(foo)” 对象中。这时候堆中的 “closure(foo)” 对象中就包含了 myName 和 test1 两个变量了；
4. 由于 test2 并没有被内部函数引用，所以 test2 依然保存在调用栈中；
通过上面的分析，可以画出执行到 foo 函数中 “return innerBar” 语句时的调用栈状态，如下图所示：
从上图可以清晰地看出，当执行到 foo 函数时，闭包就产生了；
1. 当 foo 函数执行结束之后，返回的 getName 和 setName 方法都引用 “clourse(foo)” 对象，所以即使 foo 函数退出了，“clourse(foo)” 依然被其内部的 getName 和 setName 方法引用；
2. 所以在下次调用 bar.setName 或者 bar.getName 时，创建的执行上下文中就包含了 “clourse(foo)”；
总的来说，产生闭包的核心有两步：
1. 第一步是需要预扫描内部函数；
2. 第二步是把内部函数引用的外部变量保存到堆中；

闭包是怎么回收的

通常，如果引用闭包的函数是一个全局变量，那么闭包会一直存在直到页面关闭；但如果这个闭包以后不再使用的话，就会造成内存泄漏；
如果引用闭包的函数是个局部变量，等函数销毁后，在下次 JavaScript 引擎执行垃圾回收时，判断闭包这块内容如果已经不再被使用了，那么 JavaScript 引擎的垃圾回收器就会回收这块内存；
所以在使用闭包的时候，要尽量注意一个原则：如果该闭包会一直使用，那么它可以作为全局变量而存在；但如果使用频率不高，而且占用内存又比较大的话，那就尽量让它成为一个局部变量；

垃圾数据是如何自动回收的

不同语言的垃圾回收策略

通常情况下，垃圾数据回收分为 手动回收 和 自动回收 两种策略；
如 C/C++ 就是使用 手动回收 策略，何时分配内存、何时销毁内存都是由代码控制的：
```
// 在堆中分配内存
char* p =  (char*)malloc(2048);  // 在堆空间中分配 2048 字节的空间，并将分配后的引用地址保存到 p 中

// 使用 p 指向的内存
{
//....
}

// 使用结束后，销毁这段内存
free(p);
p = NULL;
```
1. 从上面这段 C 代码可以看出来，要使用堆中的一块空间，需要先调用 mallco 函数分配内存，然后再使用；
2. 当不再需要这块数据的时候，就要手动调用 free 函数来释放内存；
3. 如果这段数据已经不再需要了，但是又没有主动调用 free 函数来销毁，那么这种情况就被称为内存泄漏；
另外一种使用的是 自动垃圾回收 的策略，如 JavaScript、Java、Python 等语言，产生的垃圾数据是由垃圾回收器来释放的，并不需要手动通过代码来释放；

调用栈中的数据是如何回收的

通过一段示例代码的执行流程来分析其回收机制：

function foo(){
    var a = 1
    var b = {name:"张三"}
    function showName(){
        var c = "1"
        var d = {name:"李四"}
    }
    showName()
}
foo()

当执行到第 6 行代码时，其调用栈和堆空间状态图如下所示：
如果执行到 showName 函数时，那么 JavaScript 引擎会创建 showName 函数的执行上下文，并将 showName 函数的执行上下文压入到调用栈中，最终执行到 showName 函数时，其调用栈就如上图所示；与此同时，还有一个记录当前执行状态的指针 （称为 ESP），指向调用栈中 showName 函数的执行上下文，表示当前正在执行 showName 函数；
接着，当 showName 函数执行完成之后，函数执行流程就进入了 foo 函数，那这时就需要销毁 showName 函数的执行上下文了；ESP 这时候就帮上忙了，JavaScript 会将 ESP 下移到 foo 函数的执行上下文，这个下移操作就是销毁 showName 函数执行上下文的过程；
从图中可以看出，当 showName 函数执行结束之后，ESP 向下移动到 foo 函数的执行上下文中，上面 showName 的执行上下文虽然保存在栈内存中，但是已经是无效内存了；
1. 比如当 foo 函数再次调用另外一个函数时，这块内容会被直接覆盖掉，用来存放另外一个函数的执行上下文；
2. 所以说，当一个函数执行结束之后，JavaScript 引擎会通过向下移动 ESP 来销毁该函数保存在栈中的执行上下文；

堆中的数据是如何回收的

当上面那段代码的 foo 函数执行结束之后，ESP 应该是指向全局执行上下文的，那这样的话，showName 函数和 foo 函数的执行上下文就处于无效状态了，不过保存在堆中的两个对象依然占用着空间，如下图所示：
从图中可以看出，1003 和 1050 这两块内存依然被占用；要回收堆中的垃圾数据，就需要用到 JavaScript 中的垃圾回收器了；
所以，接下来通过 Chrome 的 JavaScript 引擎 V8 来分析下堆中的垃圾数据是如何回收的；

代际假说和分代收集

代际假说有以下两个特点：

第一个是大部分对象在内存中存在的时间很短，简单来说，就是很多对象一经分配内存，很快就变得不可访问；

第二个是不死的对象，会活得更久；

其实这两个特点不仅仅适用于 JavaScript，同样适用于大多数的动态语言，如 Java、Python 等；

通常，垃圾回收算法有很多种，但是并没有哪一种能胜任所有的场景；
1. 需要权衡各种场景，根据对象的生存周期的不同而使用不同的算法，以便达到最好的效果；
2. 所以，在 V8 中会把堆分为新生代和老生代两个区域，新生代中存放的是生存时间短的对象，老生代中存放的生存时间久的对象；
新生区通常只支持 1～8M 的容量，而老生区支持的容量就大很多了；对于这两块区域，V8 分别使用两个不同的垃圾回收器，以便更高效地实施垃圾回收；
1. 副垃圾回收器，主要负责新生代的垃圾回收；
2. 主垃圾回收器，主要负责老生代的垃圾回收；

垃圾回收器的工作流程

V8 把堆分成两个区域——新生代和老生代，并分别使用两个不同的垃圾回收器；
其实不论什么类型的垃圾回收器，它们都有一套共同的执行流程：
1. 第一步：标记空间中活动对象和非活动对象 (所谓活动对象就是还在使用的对象，非活动对象就是可以进行垃圾回收的对象)；
2. 第二步：回收非活动对象所占据的内存 (其实就是在所有的标记完成之后，统一清理内存中所有被标记为可回收的对象)；
3. 第三步：做内存整理 (一般来说，频繁回收对象后，内存中就会存在大量不连续空间，这些不连续的内存空间称为内存碎片；当内存中出现了大量的内存碎片之后，如果需要分配较大连续内存的时候，就有可能出现内存不足的情况；所以最后一步需要整理这些内存碎片，但这步其实是可选的，因为有的垃圾回收器不会产生内存碎片，比如副垃圾回收器)；
接下来就按照这个流程来分析新生代垃圾回收器 （副垃圾回收器） 和老生代垃圾回收器 （主垃圾回收器） 是如何处理垃圾回收的；

副垃圾回收器

副垃圾回收器主要负责新生区的垃圾回收；而通常情况下，大多数小的对象都会被分配到新生区，所以说这个区域虽然不大，但是垃圾回收还是比较频繁的；
新生代中用 Scavenge 算法来处理；所谓 Scavenge 算法，是把新生代空间对半划分为两个区域，一半是对象区域，一半是空闲区域，如下图所示：
新加入的对象都会存放到对象区域，当对象区域快被写满时，就需要执行一次垃圾清理操作；
在垃圾回收过程中，首先要对对象区域中的垃圾做标记；标记完成之后，就进入垃圾清理阶段，副垃圾回收器会把这些存活的对象复制到空闲区域中，同时它还会把这些对象有序地排列起来，所以这个复制过程，也就相当于完成了内存整理操作，复制后空闲区域就没有内存碎片了；
完成复制后，对象区域与空闲区域进行角色翻转，也就是原来的对象区域变成空闲区域，原来的空闲区域变成了对象区域；这样就完成了垃圾对象的回收操作，同时这种角色翻转的操作还能让新生代中的这两块区域无限重复使用下去；
1. 由于新生代中采用的 Scavenge 算法，所以每次执行清理操作时，都需要将存活的对象从对象区域复制到空闲区域；但复制操作需要时间成本，如果新生区空间设置得太大了，那么每次清理的时间就会过久，所以为了执行效率，一般新生区的空间会被设置得比较小；
2. 也正是因为新生区的空间不大，所以很容易被存活的对象装满整个区域；为了解决这个问题，JavaScript 引擎采用了对象晋升策略，也就是经过两次垃圾回收依然还存活的对象，会被移动到老生区中；

主垃圾回收器

主垃圾回收器主要负责老生区中的垃圾回收；
1. 除了新生区中晋升的对象，一些大的对象会直接被分配到老生区；
2. 因此老生区中的对象有两个特点，一个是 对象占用空间大，另一个是 对象存活时间长；
由于老生区的对象比较大，若要在老生区中使用 Scavenge 算法进行垃圾回收，复制这些大的对象将会花费比较多的时间，从而导致回收执行效率不高，同时还会浪费一半的空间；因而，主垃圾回收器是采用 标记-清除 （Mark-Sweep） 的算法进行垃圾回收的；
首先是标记过程阶段：标记阶段就是从一组根元素开始，递归遍历这组根元素，在这个遍历过程中，能到达的元素称为活动对象，没有到达的元素就可以判断为垃圾数据；
1. 比如最开始的那段代码，当 showName 函数执行退出之后，这段代码的调用栈和堆空间如下图所示：
2. 从上图可以大致看到垃圾数据的标记过程，当 showName 函数执行结束之后，ESP 向下移动，指向了 foo 函数的执行上下文，这时候如果遍历调用栈，是不会找到引用 1003 地址的变量，也就意味着 1003 这块数据为垃圾数据，被标记为红色；由于 1050 这块数据被变量 b 引用了，所以这块数据会被标记为活动对象；
接下来就是垃圾的清除过程：它和副垃圾回收器的垃圾清除过程完全不同，这个过程是清除掉红色标记数据的过程，可参考下图大致理解下其清除过程：
上面的标记过程和清除过程就是 标记-清除 算法，不过对一块内存多次执行 标记-清除 算法后，会产生大量不连续的内存碎片；而碎片过多会导致大对象无法分配到足够的连续内存，于是又产生了另外一种算法——标记-整理 （Mark-Compact），这个标记过程仍然与 标记-清除 算法里的是一样的，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存，可以参考下图：

全停顿

由于 JavaScript 是运行在主线程之上的，一旦执行垃圾回收算法，都需要将正在执行的 JavaScript 脚本暂停下来，待垃圾回收完毕后再恢复脚本执行；这种行为叫做全停顿 （Stop-The-World）；
1. 比如堆中的数据有 1.5GB，V8 实现一次完整的垃圾回收需要 1 秒以上的时间，这也是由于垃圾回收而引起 JavaScript 线程暂停执行的时间，若是这样的时间花销，那么应用的性能和响应能力都会直线下降；
2. 主垃圾回收器执行一次完整的垃圾回收流程如下图所示：
在 V8 新生代的垃圾回收中，因其空间较小，且存活对象较少，所以全停顿的影响不大，但老生代就不一样了；
1. 如果在执行垃圾回收的过程中，占用主线程时间过久，就像上面图片展示的那样，花费了 200 毫秒，在这 200 毫秒内，主线程是不能做其他事情的；
2. 比如页面正在执行一个 JavaScript 动画，因为垃圾回收器在工作，就会导致这个动画在这 200 毫秒内无法执行的，这将会造成页面的卡顿现象；
为了降低老生代的垃圾回收而造成的卡顿，V8 将标记过程分为一个个的子标记过程，同时让垃圾回收标记和 JavaScript 应用逻辑交替进行，直到标记阶段完成，这个算法称为 增量标记 （Incremental Marking） 算法；
使用增量标记算法，可以把一个完整的垃圾回收任务拆分为很多小的任务，这些小的任务执行时间比较短，可以穿插在其他的 JavaScript 任务中间执行，这样当执行上述动画效果时，就不会让用户因为垃圾回收任务而感受到页面的卡顿了；

面试题

第 1 题

console.log(a, b, c);

var a = 1;
var b = function () { };
function c() { }

第 2 题

// 前置知识点
/*
var a = 12, b = 13; //  b 带 var
var a = b = 12; //  b 不带 var
*/

var a = 1,
  b = 2;

function m1() {
  console.log(a);
  var a = 3;
  function m2() {
    console.log(a, b);
  }
  m2();
}

m1();

第 3 题

var a = 1;

function m1() {
  a++;
}

function m2() {
  var a = 2;
  m1();
  console.log(a);
}

m2();
console.log(a);

第 4 题

let x = 5;
function fn(x) {
    return function (y) {
        console.log(y + (++x));
    }
}
let f = fn(6);
f(7);
fn(8)(9);
f(10);
console.log(x);

第 5 题

let x = 5;
function fn() {
    return function (y) {
        console.log(y + (++x));
    }
}
let f = fn(6);
f(7);
fn(8)(9);
f(10);
console.log(x);

第 6 题

let a = 0, b = 0;
function A(a) {
    A = function (b) {
        alert(a + b++);
    }
    alert(a++);
}
A(1);
A(2);

第 7 题

var x = 3, obj = { x: 5 };

obj.fn = (function () {
    this.x *= ++x;
    return function (y) {
        this.x *= (++x) + y;
        console.log(x);
    }
})();

var fn = obj.fn;
obj.fn(6);
fn(4);

console.log(obj.x, x);

第 8 题

function fun(n, o) {
    console.log(o);
    return {
        fun: function (m) {
            return fun(m, n);
        }
    };
}

var c = fun(0).fun(1);
c.fun(2);
c.fun(3);
// 输出：
// undefined
// 0
// 1
// 1（此次和上一次输出的图一样，则省略掉….）

闭包造成内存泄漏举例

意外的全局变量；

未被清空的计时器或回调函数；

脱离 DOM 的引用；

未被销毁的事件监听；

打赏作者

您的打赏是我前进的动力

微信

支付宝

第 1️⃣ 座大山：Let、const、var 的区别

676.实现一个魔法字典

你好👏🏻，我是 ✍🏻 疯狂 codding 中...

粽子

这有关于前端开发的技术文档和你分享。

相信你可以在这里找到对你有用的知识和教程。

了解更多