Timer

从JS执行机制说起

浏览器(或者说JS引擎)执行JS的机制是基于事件循环。

由于JS是单线程,所以同一时间只能执行一个任务,其他任务就得排队,后续任务必须等到前一个任务结束才能开始执行。

为了避免因为某些长时间任务造成的无意义等待,JS引入了异步的概念,用另一个线程来管理异步任务。

同步任务直接在主线程队列中顺序执行,而异步任务会进入另一个任务队列,不会阻塞主线程。等到主线程队列空了(执行完了)的时候,就会去异步队列查询是否有可执行的异步任务了(异步任务通常进入异步队列之后还要等一些条件才能执行,如ajax请求、文件读写),如果某个异步任务可以执行了便加入主线程队列,以此循环。

JS定时器

JS的定时器目前有三个:setTimeout、setInterval和setImmediate。

定时器也是一种异步任务,通常浏览器都有一个独立的定时器模块,定时器的延迟时间就由定时器模块来管理,当某个定时器到了可执行状态,就会被加入主线程队列。

JS定时器非常实用,做动画的肯定都用到过,也是最常用的异步模型之一。

有时候一些奇奇怪怪的问题,加一个setTimeout(fn, 0)(以下简写setTimeout(0))就解决了。不过,如果对定时器本身不熟悉,也会产生一些奇奇怪怪的问题。

setTimeout

setTimeout(fn, x)表示延迟x毫秒之后执行fn。

使用的时候千万不要太相信预期,延迟的时间严格来说总是大于x毫秒的,至于大多少就要看当时JS的执行情况了。

另外,多个定时器如不及时清除(clearTimeout),会存在干扰,使延迟时间更加捉摸不透。所以,不管定时器有没有执行完,及时清除已经不需要的定时器是个好习惯。

HTML5规范规定最小延迟时间不能小于4ms,即x如果小于4,会被当做4来处理。 不过不同浏览器的实现不一样,比如,Chrome可以设置1ms,IE11/Edge是4ms。

setTimeout注册的函数fn会交给浏览器的定时器模块来管理,延迟时间到了就将fn加入主进程执行队列,如果队列前面还有没有执行完的代码,则又需要花一点时间等待才能执行到fn,所以实际的延迟时间会比设置的长。如在fn之前正好有一个超级大循环,那延迟时间就不是一丁点了。

结果是:setTimeout: 335.187ms,远远不止10ms。

setInterval

setInterval的实现机制跟setTimeout类似,只不过setInterval是重复执行的。

对于setInterval(fn, 100)容易产生一个误区:并不是上一次fn执行完了之后再过100ms才开始执行下一次fn。 事实上,setInterval并不管上一次fn的执行结果,而是每隔100ms就将fn放入主线程队列,而两次fn之间具体间隔多久就不一定了,跟setTimeout实际延迟时间类似,和JS执行情况有关。

输出

可见,虽然每次fn执行时间都很长,但下一次并不是等上一次执行完了再过100ms才开始执行的,实际上早就已经等在队列里了。

另外可以看出,当setInterval的回调函数执行时间超过了延迟时间,已经完全看不出有时间间隔了。

如果setTimeout和setInterval都在延迟100ms之后执行,那么谁先注册谁就先执行回调函数。

setImmediate

这算一个比较新的定时器,目前IE11/Edge支持、Nodejs支持,Chrome不支持,其他浏览器未测试。

从API名字来看很容易联想到setTimeout(0),不过setImmediate应该算是setTimeout(0)的替代版。

在IE11/Edge中,setImmediate延迟可以在1ms以内,而setTimeout有最低4ms的延迟,所以setImmediate比setTimeout(0)更早执行回调函数。不过在Nodejs中,两者谁先执行都有可能,原因是Nodejs的事件循环和浏览器的略有差异。

Edge输出:setImmediate: 0.555 毫秒

很明显,setImmediate设计来是为保证让代码在下一次事件循环执行,以前setTimeout(0)这种不可靠的方式可以丢掉了。

 

其他常用异步模型

 

requestAnimationFrame

requestAnimationFrame并不是定时器,但和setTimeout很相似,在没有requestAnimationFrame的浏览器一般都是用setTimeout模拟。

requestAnimationFrame跟屏幕刷新同步,大多数屏幕的刷新频率都是60Hz,对应的requestAnimationFrame大概每隔16.7ms触发一次,如果屏幕刷新频率更高,requestAnimationFrame也会更快触发。基于这点,在支持requestAnimationFrame的浏览器还使用setTimeout做动画显然是不明智的。

在不支持requestAnimationFrame的浏览器,如果使用setTimeout/setInterval来做动画,最佳延迟时间也是16.7ms。 如果太小,很可能连续两次或者多次修改dom才一次屏幕刷新,这样就会丢帧,动画就会卡;如果太大,显而易见也会有卡顿的感觉。

有趣的是,第一次触发requestAnimationFrame的时机在不同浏览器也存在差异,Edge中,大概16.7ms之后触发,而Chrome则立即触发,跟setImmediate差不多。按理说Edge的实现似乎更符合常理。

Edge输出:requestAnimationFrame: 16.66 毫秒

Chrome输出:requestAnimationFrame: 0.698ms

但相邻两次requestAnimationFrame的时间间隔大概都是16.7ms,这一点是一致的。当然也不是绝对的,如果页面本身性能就比较低,相隔的时间可能会变大,这就意味着页面达不到60fps。

Promise

Promise是很常用的一种异步模型,如果我们想让代码在下一个事件循环执行,可以选择使用setTimeout(0)、setImmediate、requestAnimationFrame(Chrome)和Promise。

而且Promise的延迟比setImmediate更低,意味着Promise比setImmediate先执行。

Edge输出:Promise: 0.33 毫秒 setImmediate: 1.66 毫秒

尽管setImmediate的回调函数比Promise先注册,但还是Promise先执行。

可以肯定的是,在各JS环境中,Promise都是最先执行的,setTimeout(0)、setImmediate和requestAnimationFrame顺序不确定。

process.nextTick

process.nextTick是Nodejs的API,比Promise更早执行。

事实上,process.nextTick是不会进入异步队列的,而是直接在主线程队列尾强插一个任务,虽然不会阻塞主线程,但是会阻塞异步任务的执行,如果有嵌套的process.nextTick,那异步任务就永远没机会被执行到了。

使用的时候要格外小心,除非你的代码明确要在本次事件循环结束之前执行,否则使用setImmediate或者Promise更保险。

原创文章转载请注明:

转载自AlloyTeam:http://www.alloyteam.com/2016/05/javascript-timer/

  1. sunyuhui 2017 年 4 月 18 日

    —– Promise是很常用的一种异步模型,如果我们想让代码在下一个事件循环执行,可以选择使用setTimeout(0)、setImmediate、requestAnimationFrame(Chrome)和Promise

    其中貌似有点问题,promise的异步代码不会在【下一个事件循环】执行,而是在【本次事件循环】结束之后执行。

    • 奇乐 2017 年 8 月 6 日

      是的,nextTick和promise都属于microtask,是在idle阶段执行的,所以优先级会比timeout,timeinterval这些在check阶段执行的要早

  2. 李白 2017 年 3 月 29 日

    有多少是空心www.kxhtml.com这样的众包网站:价格标准100元/页面,专属项目经理管这管那质量,不小心点了退款钱到了,靠谱技工为个好评就差做牛做马了,要不去看看?www.kxhtml.com

  3. cunshuifengyun 2017 年 3 月 28 日

    你好,我用node v6.9.4测试你的setInterval 代码,第1次开始 110
    第1次结束 1284
    第2次开始 1392
    第2次结束 1793
    第3次开始 1894
    第3次结束 2356
    第4次开始 2457
    第4次结束 2859
    第5次开始 2960
    第5次结束 4125
    这明显就是“下一次是等上一次执行完了再过100ms才开始执行”啊

    • leoython 2017 年 4 月 12 日

      这是因为你的任务队列中没有其他任务,推荐你去mdn看一下JS的事件模型,就可以对整个JS的执行了解了

  4. bbyours 2017 年 3 月 22 日

    很好的一篇文章

  5. iu2fish 2016 年 7 月 27 日

    setTimeout 延迟也是有上限的,如果大于2的31次方的话,会立即执行,延迟无效

  6. 杨琼 2016 年 5 月 25 日

    发现个问题请教下,setInterval demo中的在Chrome 和 nodejs环境下,执行差别很大。在Chrome下前一次结束和下一次开始的时间差一般在1ms,但是在nodejs环境下差别1000ms以上

    • 杨琼 2016 年 5 月 25 日

      我查了下,nodejs环境运行setInterval demo,cpu占用率很高

  7. 流汗去 2016 年 5 月 19 日

    setTimeout注册的函数fn会交给浏览器的定时器模块来管理,延迟时间到了就将fn加入主进程执行队列这里是不是写错了。应该是延迟时间到了,就将fn加入等待队列吧,而不是主进程执行队列

    • TAT.云中飞扬 2016 年 5 月 20 日

      加入主进程执行队列也有一个等待的过程,所以通常才会比预期的时间要长只有异步函数还没达到可执行回调的条件才会在另一个队列等待,fn此时其实已经达到可执行的条件了

      • 流汗去 2016 年 5 月 20 日

        我的理解是一直在另一个队列中等待的,当主进程执行队列空闲时,另一个队列 的任务才会加入到主进程队列,而不是一开始就加入主进程队列了。这应该就是你所说的“加入主进程队列也有一个等待的过程”

  8. 游客 2016 年 5 月 18 日

    本文不如这篇http://www.alloyteam.com/2015/10/turning-to-javascript-series-from-settimeout-said-the-event-loop-model/

    • TAT.云中飞扬 2016 年 5 月 18 日

      感谢垂阅

    • TAT.云中飞扬 2016 年 5 月 18 日

      两篇文章角度不一样,本文重点并不在事件循环,所以开头只是一笔带过

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