再谈谈 Promise, setTimeout, rAF, rIC

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一、前言

Promise, setTimeout, requestAnimationFrame, requestIdleCallback 这几个概念相信很多人都很熟悉了，最近在看 React Fiber 源码的时候又对它们有了更深一层的认识，在此分享一下。下文将用 rAF 代表 requestAnimationFrame, rIC 代表 requestIdleCallback。

二、事件循环与帧

事件循环和上面 4 个名词的基本概念在此不再啰嗦了，我们着重看下它们之间的关系。浏览器是一个 UI 系统，所有的操作最终都会以页面的形式展现，而页面的基本单位是帧。一帧中可能包括的任务有下面几种类型。

• events: 点击事件、键盘事件、滚动事件等
• macro: 宏任务，如 setTimeout
• micro: 微任务，如 Promise
• rAF: requestAnimationFrame
• Layout: CSS 计算，页面布局
• Paint: 页面绘制
• rIC: requestIdleCallback

理想情况下，页面会以 60 帧每秒的帧率来运行，但实际上每秒绘制多少帧是由多个因素决定的，下面举一些例子：

• 一个加载完成的静态页面，当用户没有进行交互的情况下，页面不需要重绘，帧率为 0。
• 快速滚动页面的时候，可视区域的内容不断发生变化，浏览器会尽可能快的重绘页面，理想帧率为 60。
• 假设页面有一个注册了回调的按钮，回调执行需要 500 毫秒。当点击按钮后再快速滚动页面，头 500 毫秒页面是卡住动不了的，后 500 毫秒会尽可能快的重绘页面，这时候理想帧率为 30。
• 当使用 rAF 制作动画的时候，浏览器会尽可能快的重绘页面，桌面浏览器可能是 60 帧，移动浏览器可能是 30 帧。

从上面的例子可以看出，页面的帧率不是固定的，是会动态变化的。当某一帧的任务占用大量时间的时候，会影响到下一帧的执行。那么谁来调节帧率呢？显然只能依靠浏览器自身。作为开发者的我们是无法准确预知回调什么时候执行的。比如：

function animation() {
   console.log('time: ', +new Date());
   setTimeout(animate, 1000 / 60);
}

animation();

上面的函数假定了浏览器以帧率 60 来运行，但当帧率达不到的时候，2 帧之间回调可能执行了多次，也可能一次都不执行，简称掉帧。

所以在制作动画的时候，我们不能预设浏览器的帧率，正确的做法是通过 rAF 注册回调, 由浏览器来控制动画调用时机：

function animation() {
   console.log('time: ', +new Date());
   requestAnimationFrame(animation);
}

animation();

rAF 会保证注册的回调在下次渲染页面之前执行，且只会执行一次。另外，当页面处于不可见状态时，rAF 会自动停止执行，以节省系统资源。

三、执行顺序

Promise, setTimeout , rAF 和 rIC 对应 4 种队列：微任务队列、宏任务队列、animation 队列和 idle 队列。

• 微任务队列会在 JS 运行栈为空的时候立即执行。
• animation 队列会在页面渲染前执行。
• 宏任务队列优先级低于微任务队列，一般也会比 animation 队列优先级低，但不是绝对 。
• idle 队列优先级最低，当浏览器有空闲时间的时候才会执行。

setTimeout(()=>console.log('setTimeout'), 0);
Promise.resolve().then(()=>console.log('promise'));
requestAnimationFrame(()=>console.log('animation'));
requestIdleCallback(()=>console.log('idle'));

// 执行结果大多数情况下是： promise, animation, setTimeout, idle
// 少数情况是：promise, setTimeout, animation, idle

再来谈谈空闲时间怎么理解。假设在 1 秒内有 3 帧需要渲染：

• 第一帧，由于宏任务占用了大量的时间，没有空闲时间。
• 第二帧，rAF占用的时间不多，有大量的空闲时间
• 第三帧，浏览器事件占用的时间不多，有大量的空闲时间

与rAF类似，rIC 的执行时机是由浏览器控制的，能更好的保证体验，优化性能。一般优先级高的任务（如 UI 更新）会放在 rAF 队列，优先级低的任务（如日志上传）会放 rIC。

四、队列特性

在一个事件循环内，各个队列有以下特性：

• 宏任务队列，每次只会执行队列内的一个任务。
• 微任务队列，每次会执行队列里的全部任务。假设微任务队列内有 100 个 Promise，它们会一次过全部执行完。这种情况下极有可能会导致页面卡顿。如果在微任务执行过程中继续往微任务队列中添加任务，新添加的任务也会在当前事件循环中执行，很容易造成死循环, 如：

function loop() {
    Promise.resolve().then(loop);
}

loop();

• animation 队列，跟微任务队列有点相似，每次会执行队列里的全部任务。但如果在执行过程中往队列中添加新的任务，新的任务不会在当前事件循环中执行，而是在下次事件循环中执行。
• idle 队列，每次只会执行一个任务。任务完成后会检查是否还有空闲时间，有的话会继续执行下一个任务，没有则等到下次有空闲时间再执行。需要注意的是此队列中的任务也有可能阻塞页面，当空闲时间用完后任务不会主动退出。如果任务占用时间较长，一般会将任务拆分成多个阶段，执行完一个阶段后检查还有没有空闲时间，有则继续，无则注册一个新的 idle 队列任务，然后退出当前任务。React Fiber 就是用这个机制。但最新版的 React Fiber 已经不用 rIC 了，因为调用的频率太低，改用 rAF 了

五、总结

本文介绍了 4 种队列的执行顺序和每个队列的特性，它们是：宏任务队列、微任务队列、animation 队列和 idle 队列。实际应用时可以根据它们各自的特点分配不同的任务。