为何这段含Promise.race的JavaScript代码会出现内存泄漏？

问题重现 #

以下代码在Node.js 20.10.0中运行时，会触发JavaScript heap out of memory错误：

// ephemeralLeak.js

async function promiseValue(value) {
  return value;
}

async function run() {
  for (;;) {
    await Promise.race([promiseValue("foo"), promiseValue("bar")]);
  }
}

run();

运行命令：

node --max-old-space-size=512 test/examples/ephemeralLeak.js

作为对比，使用setImmediate异步resolve的版本则无内存泄漏：

// setImmediateNoLeak.js

function promiseValue(value) {
  return new Promise((resolve) => {
    setImmediate(() => resolve(value));
  });
}

async function run() {
  for (;;) {
    await Promise.race([promiseValue("foo"), promiseValue("bar")]);
  }
}

run();

原因分析 #

核心问题出在同步resolved的Promise（立即处于fulfilled状态的Promise）的V8引擎处理机制上：

• 当promiseValue直接返回值时，async函数会将其包装为一个立即fulfilled的Promise。V8对这类Promise有特殊优化，会尽量同步处理其then回调。
• 在无限循环中，每次await Promise.race(...)都会为两个立即fulfilled的Promise添加then订阅者。由于循环在微任务队列处理过程中立即重启，V8的垃圾回收机制无法及时清理这些临时Promise及其关联的回调链——这些对象的引用会被微任务队列的内部结构暂时持有，随着循环迭代不断累积，最终耗尽堆内存。
• 而setImmediate版本中，Promise的resolve操作被推迟到宏任务队列执行。每次await会等待宏任务完成后再进入下一次循环，此时上一轮的Promise及其回调已被完全处理，无残留引用，因此可以被正常垃圾回收。

修复方案 #

除了setImmediate，更轻量的方案是让Promise的resolve操作延迟到当前事件循环的微任务阶段，避免触发V8对立即fulfilled Promise的同步优化：

// fixedVersion.js

function promiseValue(value) {
  return Promise.resolve().then(() => value);
}

async function run() {
  for (;;) {
    await Promise.race([promiseValue("foo"), promiseValue("bar")]);
  }
}

run();

也可以使用Node.js原生的process.nextTick实现类似效果：

function promiseValue(value) {
  return new Promise(resolve => process.nextTick(() => resolve(value)));
}

这种处理方式让Promise不会在创建时立即进入fulfilled状态，而是等待微任务队列执行时才resolve，确保每次循环的await能等待微任务处理完成，上一轮的Promise及其关联回调会被及时回收，不会累积内存。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者cefn