Что на самом деле удерживает замыкание

Замыкание — это функция плюс указатель на Context

Когда вы пишете функцию, захватывающую внешнюю переменную, вы не платите ни за какую магию — вы просто даёте функции указатель, по которому она идёт каждый раз, когда нужна эта переменная. В V8 объект-функция (JSFunction) несёт две важные здесь вещи: указатель на свой SharedFunctionInfo (код и ScopeInfo, общие для всех экземпляров этой функции) и указатель на свой Context (контекст — рантайм-объект области, в которой функция создана). Этот второй указатель и есть замыкание. «Замыкание» — не особый вид объекта; это обычный факт, что функция держит живую ссылку на свой определяющий Context.

Поскольку функция держит Context, Context достижим, пока достижима функция. А сборщик мусора освобождает только недостижимые объекты. Поэтому время жизни каждой переменной в этом Context привязано ко времени жизни замыкания — даже тех переменных, которые тело замыкания ни разу не упоминает.

Ловушка: соседи делят один Context

Вот часть, которая удивляет людей. Компилятор не создаёт отдельный Context на каждое замыкание. Все функции, определённые в одной области, захватывают один и тот же объект Context — тот, что для этой области. Если две внутренние функции живут в одной области, а у области есть context-allocated переменные a и b, то обе функции указывают на один и тот же Context, держащий и a, и b. Удержание любой из функций живой удерживает живыми a и b.

function makeHandlers() {
  const big = new Array(5_000_000).fill(0); // ~40 МБ, context-allocated
  const small = () => 42;                    // захватывает ТОТ ЖЕ Context, что и ниже
  const reportSize = () => big.length;       // вот эта реально использует 'big'
  return small;                              // возвращаем только 'small'...
}
const keep = makeHandlers();
// 'big' ВСЁ ЕЩЁ жив: 'small' делит Context, держащий 'big', потому что
// 'reportSize' (определённая в той же области) вынудила 'big' стать
// context-allocated. 'small' никогда не читает 'big' — и всё равно его держит.

Мы вернули small, функцию, вычисляющую 42. И всё же big нельзя собрать. Почему? reportSize ссылается на big, поэтому компилятор помечает big как context-allocated и кладёт его в единственный Context области. small захватывает ровно этот Context. Пока keep (возвращённый small) достижим, его Context достижим, и big внутри него достижим. 40 МБ остаются.

Как читать retainer в DevTools

Именно это показывает снимок кучи. Снимите snapshot в Chrome DevTools (или node --inspect), найдите массив big и посмотрите его путь Retainers. Вы увидите, что он удерживается объектом system / Context, который удерживается функцией-замыканием. Context — это улика: когда retainer объекта — это неожиданный для вас Context, значит, замыкание держит область.

Три способа разорвать удержание

Фикс всегда — разорвать путь closure → Context → big:

1. Обнулить. После последнего реального использования присвойте big = null. Слот Context теперь держит null; 40 МБ становятся недостижимы и собираемы, хотя Context (и small) живут дальше.
2. Не делать его context-allocated. Перенесите big в более узкую область (например, IIFE или отдельную функцию), чтобы он не попал в Context, который захватывает долгоживущее замыкание. Если ни одно выжившее замыкание не захватывает big, он умирает со своим кадром.
3. Разделить области. Создайте долгоживущее замыкание в области, которая попросту не содержит большую переменную. Постройте small в одной функции, а big — в другой; тогда они захватят разные Context.

Все три разрыва работают на одном принципе: если ни одна живая ссылка не ведёт из Context достижимого замыкания к большому объекту, GC вправе его собрать. Без хотя бы одного из этих действий даже big = undefined где-то в стороне ничего не даёт — слот Context и есть удерживающая ссылка.

function makeHandlers() {
  const small = () => 42;            // своя область, big нигде не видно
  (function setup() {
    const big = new Array(5_000_000).fill(0);
    process(big);                    // используется здесь, ничем долгоживущим не захвачен
  })();                              // 'big' умирает, когда setup() возвращается
  return small;                      // удерживает только свой (крошечный) Context
}