闭包、柯里化、WeakMap：从前端到 V8 内存深渊的修炼

---

------小Dora 的 JavaScript 修炼日记 · Day 9

"闭包让变量活得更久，WeakMap 让你不会背上内存债。"

------一位调试 Chrome Heap Snapshot 的前端工程师

---

🗂 目录

1. Map 与 WeakMap：表面区别 vs 内存差距
2. 什么是弱引用？为什么 WeakMap 是弱引用？
3. V8 内存结构：堆、栈、隐藏的引用网络
4. Map 和 WeakMap 在 V8 的底层实现（ephemeron table 黑科技）
5. 闭包 + Map = 内存泄漏？WeakMap 如何破局
6. 柯里化与缓存实战：Map vs WeakMap 对比
7. GC 工作原理：为什么 WeakMap 条目能"神秘消失"
8. 实战：WeakMap 实现私有变量封装
9. Day 9 自检 Checklist
10. 彩蛋：如何用 Chrome DevTools 看 WeakMap 条目回收

---

1. Map 与 WeakMap：表面区别 vs 内存差距

先看表格（有内涵的表格）：

特性	Map	WeakMap
键类型	任意类型（对象、字符串、Symbol）	只能是对象
引用类型	强引用（阻止键对象被 GC）	弱引用（不阻止键对象被 GC）
可遍历性	✔ 支持 forEach、keys() 等	❌ 不可遍历（因为 GC 随时可能清理条目）
GC 行为	只要 Map 活着，键对象就活着	如果键对象无其他引用，GC 会清理 WeakMap 条目

🤔 那问题来了 ：

为什么 WeakMap 不能遍历？因为 V8 不保证弱引用键一定存在，遍历会破坏 GC 设计。

---

2. 什么是弱引用？为什么 WeakMap 是弱引用？

强引用：

"你在对象身上挂了个标签：你不能死，你死了我也完蛋。"

普通 Map 的键就是强引用：

Global → Map → KeyObject → (堆)

GC 扫描时，发现 KeyObject 可达，就不会回收。

---

弱引用：

"你在对象身上写了个字条：你死了我不管，保重。"

WeakMap 对键是弱引用，GC 会忽略 WeakMap → 键的指针，如果对象没有其他强引用，直接回收。

---

⚠️ 关键区别：

• Map： 只要 Map 活着，键对象活到天荒地老。
• WeakMap： 如果外部没人引用键对象，GC 直接干掉它，WeakMap 条目同步消失。

---

3. V8 内存结构：堆、栈、隐藏的引用网络

栈（Stack）

• 存放执行上下文、基本类型、指针。
• 生命周期短，自动释放。

堆（Heap）

• 存放对象、闭包、函数、Map、WeakMap。
• V8 垃圾回收器（GC）负责回收不可达对象。

GC 的核心算法：可达性分析

• 从 根对象（全局对象、当前栈变量）出发，沿引用链标记所有能到达的对象。
• 没有被标记的，就是"垃圾"。

---

4. Map 和 WeakMap 在 V8 的底层实现

Map 用的就是普通哈希表，存储的是：

struct MapEntry {
  Key: HeapObject* (强引用)
  Value: HeapObject* (强引用)
}

WeakMap 则用了 Ephemeron Table（短命关联表） ：

• 键：弱引用（GC 标记阶段会忽略它）。
• 值：强引用，但依附于键的生死。

V8 GC 扫描时：

• 如果键不可达 → 清理键和值。
• 如果键可达 → 值继续保留。

为什么 WeakMap 不可遍历？

因为 V8 不维护完整的引用图，条目随 GC 消失，遍历结果无法确定。

---

5. 闭包 + Map = 内存泄漏？WeakMap 如何破局

来看个典型问题：

function createCache() {
  const cache = new Map();
  return function (obj, val) {
    if (cache.has(obj)) return cache.get(obj);
    cache.set(obj, val);
  };
}

const save = createCache();
let user = { name: 'Dora' };

save(user, 'VIP');
// user = null; ❌ 即使置空，Map 仍引用 user

Map 强引用 user → GC 不能清理 → 内存泄漏。

改成 WeakMap：

function createCache() {
  const cache = new WeakMap();
  return function (obj, val) {
    if (cache.has(obj)) return cache.get(obj);
    cache.set(obj, val);
  };
}

let user = { name: 'Dora' };
const save = createCache();

save(user, 'VIP');
user = null; // ✅ GC 回收 user 和 WeakMap 条目

---

6. 柯里化与缓存实战

普通缓存（Map 版）

function curry(fn) {
  const cache = new Map();
  return function (...args) {
    const key = JSON.stringify(args);
    if (cache.has(key)) return cache.get(key);
    const result = fn(...args);
    cache.set(key, result);
    return result;
  };
}

问题：cache 持久化 → 永不释放。

---

WeakMap 缓存

function curryWithWeakMap(fn) {
  const cache = new WeakMap();
  return function (obj) {
    if (cache.has(obj)) return cache.get(obj);
    const result = fn(obj);
    cache.set(obj, result);
    return result;
  };
}

✅ 对象没引用了，条目也没了，闭包安全 + 内存安全。

---

7. GC 工作原理：为什么 WeakMap 条目能"神秘消失"

V8 GC 在标记阶段：

• 遍历根 → 标记强引用对象。

• 遍历弱引用集合（ephemeron tables）：

  • 如果键未被标记 → 清理键和值。

因此，WeakMap 条目的生命周期完全取决于键对象的可达性。

简化伪代码：

if (!isMarked(key)) {
  clearEntry(key, value);
}

---

8. WeakMap 实现私有变量封装

const _private = new WeakMap();

class Person {
  constructor(name) {
    _private.set(this, { name });
  }
  getName() {
    return _private.get(this).name;
  }
}

let p = new Person('Dora');
console.log(p.getName()); // Dora
p = null; // ✅ 对象销毁，WeakMap 自动清理条目

---

9. Day 9 自检 Checklist

✔ 我能解释 Map 和 WeakMap 的区别，尤其是 GC 行为吗？

✔ 我知道什么是弱引用，为什么 GC 可以忽略它吗？

✔ 我理解 V8 的 ephemeron table 是如何实现 WeakMap 吗？

✔ 我能用 WeakMap 优化闭包缓存，防止内存泄漏吗？

✔ 我能在 Chrome DevTools 验证 WeakMap 条目回收吗？

---

🎁 彩蛋：用 Chrome 验证 WeakMap 条目回收

1. 打开 Memory → Heap Snapshot。
2. 创建 WeakMap 并插入对象。
3. 清空对象引用 → 强制 GC → 查看条目是否消失。

---

🔥 一句话总结

Map 和 WeakMap 的区别，不只是"能不能 GC"，而是 V8 背后的引用策略 + ephemeron table 机制 。理解它，才能写出性能安全的闭包缓存。

---