深入理解JavaScript定時機制
- 高洛峰原創
- 2016-12-08 15:14:241336瀏覽
本文介紹了JavaScript定時機制，要理解JavaScript的定時機制，就要知道JavaScript的運作機制。
首先聲明，JavaScript是單執行緒執行（JavaScript引擎執行緒）事件驅動。
一、瀏覽器中有多個執行緒
一款瀏覽器中包含的最基本的執行緒：
1、JavaScript引擎執行緒。
2、定時器線程，setInterval和setTimeout會觸發這個線程。
3、瀏覽器事件觸發線程，這個線程會觸發onclick、onmousemove和其它瀏覽器事件。
4、介面渲染線程，負責渲染瀏覽器介面HTML元素。注意：在JavaScript引擎執行腳本期間，介面渲染執行緒都是處於掛起狀態的。也就是說使用JavaScript對介面中的節點進行操作時，並不會立即體現出來，要等到JavaScript引擎執行緒空閒時，才會體現出來。 （這個最後說）
5、HTTP請求線程（Ajax請求也在其中）。
以上這些線程在瀏覽器內核的控制下，相互配合，完成工作（具體我也不知道）。
二、任務佇列
我們知道JavaScript是單執行緒的，所有JavaScript程式碼都在JavaScript引擎執行緒中執行。阮一峰老師的文章中叫這個線程為主線程，就是執行棧。 （以下內容也主要是根據阮一峰老師的文章理解總結。）
這些JavaScript程式碼我們可以把他們看成一個個的任務，這些任務有同步任務和非同步任務之分。同步任務（例如變數賦值語句，alert語句，函數聲明語句等等）直接在主執行緒上依序執行，非同步任務（例如瀏覽器事件觸發執行緒觸發的各種各樣的事件，使用Ajax返回的伺服器回應等等）依照時間先後順序在任務佇列（也可以稱為事件佇列、訊息佇列）中排隊，等待被執行。只要主執行緒上的任務執行完了，就會去檢查任務佇列，看有沒有排隊等待的任務，有就讓排隊的任務進入主執行緒執行。
例如下面的例子：
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8">
<meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
<title>定时机制</title>
<style type="text/css">
body{
margin: 0;
padding: 0;
position: relative;
height: 600px;
}
#test{
height: 30px;
width: 30px;
position: absolute;
left: 0;
top: 100px;
background-color: pink;
}
</style>
</head>
<body>
<div id="test">
</div>
<script>
var pro = document.getElementById('test');
pro.onclick = function() {
alert('我没有立即被执行。');
};
function test() {
a = new Date();
var b=0;
for(var i=0;i<3000000000;i++) {
b++;
}
c = new Date();
console.log(c-a);
}
test();
</script>
</body>
</html>
在這個例子中test()函數執行完大概要8~9秒，所以當我們打開這個頁面，在8秒之前點擊提示框，而要等到8秒之後才彈出，而且8秒之前點擊幾次粉紅色框，8秒之後就彈出幾次。
我們開啟這個頁面時，主執行緒先宣告函數test，再宣告變數pro，然後把p節點賦值給pro，然後給p節點加入click事件，並指定回調函數（掛起），然後呼叫test函數，執行其中的程式碼。在test函數中的程式碼執行期間，我們點擊了p節點，瀏覽器事件觸發線程偵測到這個事件，就把這個事件放在了任務佇列中，以便主執行緒上的任務（這裡是test函數）執行完後，檢查任務佇列時發現這個事件並執行對應的回呼函數。如果我們多次點擊，這些多次觸發的事件就按觸發時間的先後在任務佇列中排隊（可以再給另一個元素添加點擊事件，交替點擊不同的元素來驗證）。
下面是總結的任務的運作機制：
非同步執行的運作機制如下。 （同步執行也是如此，因為它可以被視為沒有非同步任務的非同步執行。）
1、所有同步任務都在主執行緒上執行，形成一個執行堆疊（execution context stack）。
2、主執行緒之外，還存在一個"任務佇列"（task queue）。只要非同步任務有了運行結果，就在"任務隊列"之中放置一個事件。
3、一旦"執行棧"中的所有同步任務執行完畢，系統就會讀取"任務隊列"，看看裡面有哪些事件。那些對應的非同步任務，於是結束等待狀態，進入執行棧，開始執行。
4、主執行緒不斷重複上面的第三步。
三、事件和回呼函數
我們在給DOM元素指定事件時，都會指定一個回調函數，以便事件真的發生時執行對應的程式碼。
主執行緒中事件的回呼函數會被掛起，如果任務佇列中有正在排隊的對應的事件，當主執行緒偵測到時就會執行對應的回呼函數。我們也可以說主執行緒執行非同步任務，就是在執行對應的回呼函數。
四、事件循環
主執行緒檢查任務佇列中事件的過程是循環不斷的，因此我們可以畫一個事件循環的圖：
上圖中中碼，堆疊中的任務執行完畢後，主執行緒檢查任務佇列中由其他執行緒傳入的發生過的事件，偵測到排在最前面的事件，就從掛起的回呼函數中找出與該事件對應的回調函數，然後在執行堆疊中執行，這個過程一直重複。
五、定時器
结合以上知识，下面探讨JavaScript中的定时器：setTimeout()和setInterval()。
setTimeout(func, t)是超时调用，间隔一段时间后调用函数。这个过程在事件循环中的过程如下（我的理解）：
主线程执行完setTimeout(func, t);语句后，把回调函数func挂起，同时定时器线程开始计时，当计时等于t时，相当于发生了一个事件，这个事件传入任务队列（结束计时，只计时一次），当主线程中的任务执行完后，主线程检查任务队列发现了这个事件，就执行挂起的回调函数func。我们指定的时间间隔t只是参考值，真正的时间间隔取决于执行完setTimeout(func, t);语句后的代码所花费的时间，而且是只大不小。（即使我们把t设为0，也要经历这个过程）。
setInterval(func, t)是间歇调用，每隔一段时间后调用函数。这个过程在事件循环中的过程与上面的类似，但又有所不同。
setTimeout()是经过时间t后定时器线程在任务队列中添加一个事件（注意是一个），而setInterval()是每经过时间t（一直在计时，除非清除间歇调用）后定时器线程在任务队列中添加一个事件，而不管之前添加的事件有没有被主线程检测到并执行。（实际上浏览器是比较智能的，浏览器在处理setInterval的时候，如果发现已任务队列中已经有排队的同一ID的setInterval的间歇调用事件，就直接把新来的事件 Kill 掉。也就是说任务队列中一次只能存在一个来自同一ID的间歇调用的事件。）
举个例子，假如执行完setInterval(func, t);后的代码要花费2t的时间，当2t时间过后，主线程从任务队列中检测到定时器线程传入的第一个间歇调用事件，func开始执行。当第一次的func执行完毕后，第二次的间歇调用事件早已传入任务队列，主线程马上检测到第二次的间歇调用事件，func函数又立即执行。这种情况下func函数的两次执行是连续发生的，中间没有时间间隔。
下面是个例子：
function test() {
a = new Date();
var b=0;
for(var i=0;i<3000000000;i++) {
b++;
}
c = new Date();
console.log(c-a);
}
function test2() {
var d = new Date().valueOf();
//var e = d-a;
console.log('我被调用的时刻是：'+d+'ms');
//alert(1);
}
setInterval(test2,3000);
test();
结果：
为什么8.6秒过后没有输出两个一样的时刻，原因在上面的内容中可以找到。
执行例子中的for循环花费了8601ms，在执行for循环的过程中队列中只有一个间歇调用事件在排队（原因如上所述），当8601ms过后，第一个间歇调用事件进入主线程，对于这个例子来说此时任务队列空了，可以再次传入间歇调用事件了，所以1477462632228ms这个时刻第二次间歇调用事件（实际上应该是第三次）传入任务队列，由于主线程的执行栈已经空了，所以主线程立即把对应的回调函数拿来执行，第二次调用与第一次调用之间仅仅间隔了320ms（其实8601+320=8920，差不多就等于9秒了）。我们看到第三次调用已经恢复正常了，因为此时主线程中已经没有其他代码了，只有一个任务，就是隔一段时间执行一次间歇调用的回调函数。
用setTimeout()实现间歇调用的例子：
function test() {
a = new Date();
var b=0;
for(var i=0;i<3000000000;i++) {
b++;
}
c = new Date();
console.log(c-a);
}
function test2(){
var d = new Date().valueOf();
console.log('我被调用的时刻是：'+d+'ms');
setTimeout(test2,3000);
}
setTimeout(test2,3000);
test();
结果：
每两次调用的时间间隔基本上是相同。想想为什么？
再看一个例子：
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8">
<meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
<title>Flex布局练习</title>
<style type="text/css">
body{
margin: 0;
padding: 0;
position: relative;
height: 600px;
}
#test{
height: 30px;
width: 30px;
position: absolute;
left: 0;
top: 100px;
background-color: pink;
}
</style>
</head>
<body>
<div id="test">
</div>
<script>
var p = document.createElement('p');
p.style.width = '50px';
p.style.height = '50px';
p.style.border = '1px solid black';
document.body.appendChild(p);
alert('ok');
</script>
</body>
</html>
这个例子的结果是提示框先弹出，然后黑色边框的p元素才出现在页面中。原因很简单，就一句话：
在JavaScript引擎运行脚本期间，界面渲染线程都是处于挂起状态的。也就是说当使用JavaScript对界面中的节点进行操作时，并不会立即体现出来，要等到JavaScript引擎线程空闲时，才会体现出来。