JavaScript定时器分析

一、事件循环

JavaScript是单线程，同一个时间只能做一件事情，所以执行任务需要排队。如果前一个耗时很长，那么下一个只能等待。

1）两种任务

为了更好的处理任务，JavaScript语言的设计者将任务分为两种：同步任务（synchronous）与异步任务（asynchronous）。

同步任务：在主线程上排队执行的任务。

异步任务：放在“任务队列”（task queue）中，只有当主线程空了，才会将“任务队列”中的任务放到主线程中。

这就是JavaScript的运行机制，这个过程会不断重复，这个机制叫事件循环（Event Loop）。

2）事件循环

事件循环模型可以用下图描述，图片来自Philip Roberts的演讲《Help, I’m stuck in an event loop》：

1. “WebAPIs”内的就是异步任务，包括DOM事件、Ajax和setTimeout。

2. “callback queue”内的是一个任务队列，包括click、load、done。

3. “stack”内的就是同步任务，只有当“stack”内的清空后，才会去轮询任务队列。

下面是一段代码说明，图片中的内容是打印结果，没什么悬念。

console.log('Hi');
setTimeout(function() {
  console.log('there');
},5000);
console.log('SJS');

1. 将log('Hi')方法入栈，这是个普通方法，出栈被引擎执行，输出“Hi”。

2. 将setTimeout方法入栈，这是个WebAPIs内的方法，出栈被引擎交给了相应模块，继续处理后面代码。

3. 将log('SJS')加入执行栈，出栈输出“SJS”。

4. 在setTimeout方法执行5秒后，到达触发条件，将setTimeout加到任务队列中。

5. 此时的执行栈为空，所以引擎开始轮询检查任务队列，有个setTimeout，于是将setTimeout加入执行栈中。

6. 在setTimeout中有个log('there')方法，将此方法入栈，输出“there”。

3）循环过程去取Ajax

下图展示的是主线程通过事件循环过程去取Ajax的消息：

二、定时器

定时器就是setTimeout(fn, delay)和setInterval(fn, delay)，定时器设定的延时是没有保证的。

如果setTimeout在时间点“n”被调用，那么执行定时器代码的JavaScript任务会在“n+delay”后才加入到消息队列中。

下图是JQuery的作者John Resig画的一张示例图：

左边是运行时间（单位ms），中间是JavaScript代码段，右边是代码计划开始执行时间。

1. 0ms时JavaScript开始执行，2ms启动setTimeout，6ms加入Mouse Click，10ms启动setInterval，12ms加入setTimeout，20ms加入setInterval，30ms、40ms、50ms加入setInterval。

2. 第1段JavaScript执行了大概18ms，在18ms时，setTimeout过期了。

3. 按照单线程FIFO规则，接下来执行Mouse Click，再依次运行setTimeout和setInterval。

4. 第1个setInterval（20ms加入）还在排队等候中，30ms又要加入setInterval，但浏览器只让一个setInterval排队，其它的都废弃掉。

5. 第1个setInterval在36ms时开始执行，此程序需要执行6ms，第2个setInterval在40ms时开始排队，42ms时开始执行。

6. 第2个执行的setInterval在48ms时完成执行，50ms时第3个setInterval开始执行，不需要排队，直接运行。

三、分割任务

在JavaScript执行的时候，页面渲染的所有更新操作都要暂停。在执行繁忙的时候，可能会导致浏览器很卡或似乎要挂掉。

定时器，可以有效暂停一段JavaScript代码的执行，还可以将代码的各个部分，分解成不会让浏览器挂掉的碎片。

1）未优化代码

长时间运行的任务，用手机扫二维码看效果会更明显

var tbody = document.getElementsByTagName("tbody")[0];
for (var i = 0; i < 20000; i++) { //创建20000个tr
  var tr = document.createElement("tr");
  for (var t = 0; t < 6; t++) { //每个tr有6个td
    var td = document.createElement("td");
    td.appendChild(document.createTextNode(i + "," + t));
    tr.appendChild(td);
  }
  tbody.appendChild(tr); //将tr添加到tbody中
}

2）已优化代码

利用定时器分解任务，将强循环转化为非阻塞操作：

//配置部分
var rowCount = 20000; 
var divideInto = 4; 
var chunkSize = rowCount / divideInto; //将20000分成4个部分
var iteration = 0; 

var table = document.getElementsByTagName("tbody")[0];

setTimeout(function generateRows() {
  var base = chunkSize * iteration; //计算上次中断的地方
  //添加tr部分
  for (var i = 0; i < chunkSize; i++) {
    var tr = document.createElement("tr");
    for (var t = 0; t < 6; t++) {
      var td = document.createElement("td");
      td.appendChild(document.createTextNode((i + base) + "," + t + "," + iteration));
      tr.appendChild(td);
    }
    table.appendChild(tr);
  }
  iteration++; //调度下一阶段
  if (iteration < divideInto) 
    setTimeout(generateRows, 0); 
}, 0);

参考资料：

JavaScript的计时器的工作原理

JavaScript：彻底理解同步、异步和事件循环(Event Loop)

从setTimeout说事件循环模型

JavaScript 运行机制详解：再谈Event Loop

JavaScript忍者秘籍

一家之言：说说 JavaScript 计时器的工作原理