javascript 定时器工作原理

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说到 javascript 中的定时器,我们肯定会想到 setTimeout()setInterval() 这两个函数。本文将从 事件循环(Event Loop) 的角度来分析两者的工作原理和区别。

setTimeout()

MDNsetTimeout 的定义为:

在指定的延迟时间之后调用一个函数或执行一个代码片段。

语法

setTimeout 的语法非常简单,第一个参数为回调函数,第二个参数为延时的时间。函数返回一个数值类型的ID唯一标示符,此ID可以用作 clearTimeout 的参数来取消定时器:

var timeoutID = window.setTimeout(code, delay);

IE0+ 还支持回调参数的传入:

var timeoutID = window.setTimeout(func, delay, [param1, param2, ...]);

setInterval()

MDN 对 setInterval 的定义为:

周期性地调用一个函数(function)或者执行一段代码。

由于 setIntervalsetTimeout 的用法一样,所以这里不再列出。

对第二个参数(delay)的说明

由于javascript 的事件循环机制,导致第二个参数并不代表延迟delay毫秒之后立即执行回调函数,而是尝试将回调函数加入到事件队列。实际上,setTimeoutsetInterval 在这一点上处理又存在区别:

  • setTimeout:延时delay毫秒之后,啥也不管,直接将回调函数加入事件队列。

  • setInterval: 延时delay毫秒之后,先看看事件队列中是否存在还没有执行的回调函数(setInterval的回调函数),如果存在,就不要再往事件队列里加入回调函数了。

所以,当我们的代码中存在耗时的任务时,定时器并不会表现的如我们所想的那样。

通过一个例子来理解

下面的代码,本来希望能够在 100ms200ms 的时候(也就是刚好等待 100ms)调用回调函数:

var timerStart1 = now();
setTimeout(function () {
  console.log('第一个setTimeout回调执行等待时间:', now() - timerStart1);

  var timerStart2 = now();
  setTimeout(function () {
    console.log('第二个setTimeout回调执行等待时间:', now() - timerStart2);
  }, 100);
}, 100);
// 输出:
// 第一个setTimeout回调执行等待时间: 106
// 第二个setTimeout回调执行等待时间: 107

这样的结果看上去正是我们所想的那样,但是一旦我们在代码中加入了耗时的任务时候,结果就不像我们所期望的那样了:

var timerStart1 = now();
setTimeout(function () {
  console.log('第一个setTimeout回调执行等待时间:', now() - timerStart1);

  var timerStart2 = now();
  setTimeout(function () {
    console.log('第二个setTimeout回调执行等待时间:', now() - timerStart2);
  }, 100);

  heavyTask();  // 耗时任务
}, 100);

var loopStart = now();
heavyTask(); // 耗时任务
console.log('heavyTask耗费时间:', now() - loopStart);

function heavyTask() {
  var s = now();
  while(now() - s < 1000) {
  }
}

function now () {
  return new Date();
}
// 输出:
// heavyTask耗费时间: 1015
// 第一个setTimeout回调执行等待时间: 1018
// 第二个setTimeout回调执行等待时间: 1000

两个 setTimeout 的等待事件由于耗时任务的存在不再是 100ms 了!我们来描述一下事情的经过:

  1. 首先,第一个耗时任务(heavyTask())开始执行,它需要大约 1000ms 才能执行完毕。

  2. 从耗时任务开始执行,过了 100ms, 第一个 setTimeout 的回调函数期望执行,于是被加入到事件队列,但是此时前面的耗时任务还没执行完,所以它只能在队列中等待,直到耗时任务执行完毕它才开始执行,所以结果中我们开的看到的是: 第一个setTimeout回调执行等待时间: 1018

  3. 第一个 setTimeout 回调一执行,又开启了第二个 setTimeout, 这个定时器也是期望延时 100ms 之后能够执行它的回调函数。 但是,在第一个 setTimeout 又存在一个耗时任务,所有它的剧情跟第一个定时器一样,也等待了 1000ms 才开始执行。

可以用下面的图来概括:
setTimeout

再来看 setInterval 的一个例子:

var intervalStart = now();
setInterval(function () {
  console.log('interval距定义定时器的时间:', now() - loopStart);
}, 100);

var loopStart = now();
heavyTask();
console.log('heavyTask耗费时间:', now() - loopStart);

function heavyTask() {
  var s = now();
  while(now() - s < 1000) {
  }
}

function now () {
  return new Date();
}
// 输出:
// heavyTask耗费时间: 1013
// interval距定义定时器的时间: 1016
// interval距定义定时器的时间: 1123
// interval距定义定时器的时间: 1224

上面这段代码,我们期望每隔 100ms 就打出一条日志。相对于 setTimeout 的区别, setInterval准备把回调函数加入到事件队列的时候,会判断队列中是否还有未执行的回调,如果有的话,它就不会再往队列中添加回调函数。 不然,会出现多个回调同时执行的情况。

可以用下面的图来概括:
setInterval

总结

上面对javascript定时器执行原理进行了简要的分析,希望能够帮助我们更深入的理解javascript。文中有描述不当的地方可以在评论中指出。

文章地址:http://blog.mcbird.cn/2015/09/18/javascript-timers/


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MockingBird 作者 · 2015年09月22日

文中的例子可以证明setInterval确实检查队列中是否存在未执行的回调。 你是如何得出它没有检查队列的结论的?

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luckyyulin · 2015年09月20日

我觉着从单线程的角度讲比较简单,先执行同步代码,像定时器,ajax,事件这些都是异步代码,都是等到主线程队列里面没有同步代码在执行才会将其从异步队列中移除插入到主线程队列进行执行。我是这样理解的。

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MockingBird 作者 · 2015年09月21日

我的理解应该是以事件队列的形式执行。 就是一旦收到Event Loop线程的通知,主线程就将事先设定的回调函数加入队列,所以我的理解就是在你的基础上加入这样一个队列,主线程只要按照这个队列执行就行了。

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ssh · 2015年09月22日

setInterval并没有检查队列中是否存在未执行的回调,而是直接隔一段时间放一个回调函数到队列中

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仁平君 · 2015年09月26日

终南山下,汉水之滨。仁平君者,独步武林。

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