前言

在工作中應用定時器的場景非常多，但你會發(fā)現(xiàn)有時候定時器好像并沒有按照我們的預期去執(zhí)行，比如我們常遇到的setTimeout(()=>{},0)它有時候并不是按我們預期的立馬就執(zhí)行。想要知道為什么會這樣，我們首先需要了解Javascript計時器的工作原理。

定時器工作原理

為了理解計時器的內(nèi)部工作原理，我們首先需要了解一個非常重要的概念：計時器設定的延時是沒有保證的。因為所有在瀏覽器中執(zhí)行的JavaScript單線程異步事件（比如鼠標點擊事件和計時器）都只有在它有空的時候才執(zhí)行。

這么說可能不是很清晰，我們來看下面這張圖

圖中有很多信息需要消化，但是完全理解它會讓您更好地了解異步JavaScript執(zhí)行是如何工作的。這張圖是一維的:垂直方向是(掛鐘)時間，單位是毫秒。藍色框表示正在執(zhí)行的JavaScript部分。例如，第一個JavaScript塊執(zhí)行大約18ms，鼠標點擊塊執(zhí)行大約11ms，以此類推。

? 由于JavaScript一次只能執(zhí)行一段代碼(由于它的單線程特性)，所以每一段代碼都會“阻塞”其他異步事件的進程。這意味著，當異步事件發(fā)生時(如鼠標單擊、計時器觸發(fā)或XMLHttpRequest完成)，它將排隊等待稍后執(zhí)行。

? 首先，在JavaScript的第一個塊中，啟動了兩個計時器:一個10ms的setTimeout和一個10ms的setInterval。由于計時器是在哪里和什么時候啟動的，它實際上在我們實際完成第一個代碼塊之前觸發(fā)，但是請注意，它不會立即執(zhí)行(由于線程的原因，它無法這樣做)。相反，被延遲的函數(shù)被排隊，以便在下一個可用的時刻執(zhí)行。

? 此外，在第一個JavaScript塊中，我們看到鼠標單擊發(fā)生。與此異步事件相關聯(lián)的JavaScript回調(我們永遠不知道用戶何時會執(zhí)行某個動作，因此它被認為是異步的)無法立即執(zhí)行，因此，就像初始計時器一樣，它被排隊等待稍后執(zhí)行。

? 在JavaScript的初始塊完成執(zhí)行后，瀏覽器會立即問一個問題:等待執(zhí)行的是什么?在本例中，鼠標單擊處理程序和計時器回調都在等待。然后瀏覽器選擇一個(鼠標點擊回調)并立即執(zhí)行它。計時器將等待到下一個可能的時間，以便執(zhí)行。

setInterval調用被廢棄

在click事件執(zhí)行時，第20毫秒處，第二個setInterval也到期了，因為此時已經(jīng)click事件占用了線程，所以setInterval還是不能被執(zhí)行，并且因為此時隊列中已經(jīng)有一個setInterval正在排隊等待執(zhí)行，所以這一次的setInterval的調用將被廢棄。

瀏覽器不會對同一個setInterval處理程序多次添加到待執(zhí)行隊列。

? 實際上，我們可以看到，當?shù)谌齻€interval回調被觸發(fā)時，interval本身正在執(zhí)行。這向我們展示了一個重要的事實:interval并不關心當前執(zhí)行的是什么，它們將不加區(qū)別地排隊，即使這意味著回調之間的時間間隔將被犧牲。

setTimeout/setInterval無法保證準時執(zhí)行回調函數(shù)

? 最后，在第二個interval回調執(zhí)行完成后，我們可以看到JavaScript引擎沒有任何東西可以執(zhí)行了。這意味著瀏覽器現(xiàn)在等待一個新的異步事件發(fā)生。當interval再次觸發(fā)時，我們會在50ms處得到這個值。但是這一次，沒有任何東西阻礙它的執(zhí)行，因此它立即觸發(fā)。

OK，總的來說造成JS定時器不可靠的原因就是JavaScript是單線程的，一次只能執(zhí)行一個任務，而setTimeout() 的第二個參數(shù)（延時時間）只是告訴 JavaScript 再過多長時間把當前任務添加到隊列中。如果隊列是空的，那么添加的代碼會立即執(zhí)行；如果隊列不是空的，那么它就要等前面的代碼執(zhí)行完了以后再執(zhí)行定時器任務必須等主線程任務執(zhí)行才可能開始執(zhí)行，無論它是否到達我們設置的時間

這里我們可以再來了解下Javascript的事件循環(huán)

事件循環(huán)

JavaScript中所有的任務分為同步任務與異步任務，同步任務，顧名思義就是立即執(zhí)行的任務，它一般是直接進入到主線程中執(zhí)行。而我們的異步任務則是進入任務隊列等待主線程中的任務執(zhí)行完再執(zhí)行。

任務隊列是一個事件的隊列，表示相關的異步任務可以進入執(zhí)行棧了。主線程讀取任務隊列就是讀取里面有哪些事件。

隊列是一種先進先出的數(shù)據(jù)結構。

上面我們說到異步任務又可以分為宏任務與微任務，所以任務隊列也可以分為宏任務隊列與微任務隊列

• Macrotask Queue：進行比較大型的工作，常見的有setTimeout，setInterval，用戶交互操作，UI渲染等；
• Microtask Queue：進行較小的工作，常見的有Promise，Process.nextTick；
• 同步任務直接放入到主線程執(zhí)行，異步任務（點擊事件，定時器，ajax等）掛在后臺執(zhí)行，等待I/O事件完成或行為事件被觸發(fā)。
• 系統(tǒng)后臺執(zhí)行異步任務，如果某個異步任務事件（或者行為事件被觸發(fā)），則將該任務添加到任務隊列，并且每個任務會對應一個回調函數(shù)進行處理。
• 這里異步任務分為宏任務與微任務，宏任務進入到宏任務隊列，微任務進入到微任務隊列。
• 執(zhí)行任務隊列中的任務具體是在執(zhí)行棧中完成的，當主線程中的任務全部執(zhí)行完畢后，去讀取微任務隊列，如果有微任務就會全部執(zhí)行，然后再去讀取宏任務隊列
• 上述過程會不斷的重復進行，也就是我們常說的事件循環(huán)（Event-Loop）。

這里更詳細的內(nèi)容可以看我之前的文章探索JavaScript執(zhí)行機制

導致定時器不可靠的原因

當前任務執(zhí)行時間過久

JS 引擎會先執(zhí)行同步的代碼之后才會執(zhí)行異步的代碼，如果同步的代碼執(zhí)行時間過久，是會導致異步代碼延遲執(zhí)行的。

setTimeout(() => {
  console.log(1);
}, 20);
for (let i = 0; i < 90000000; i++) { } 
setTimeout(() => {
  console.log(2);
}, 0);

這個按預期應該是會先打印出2，然后再打印1，但事實并不是如此，就算第二個定時器的時間更短，但中間那個for循環(huán)的執(zhí)行時間遠遠超過了這兩個定時器設定的時間。

setTimeout 設置的回調任務是 按照順序添加到延遲隊列里面的，當執(zhí)行完一個任務之后，ProcessDelayTask 函數(shù)會根據(jù)發(fā)起時間和延遲時間來計算出到期的任務，然后 依次執(zhí)行 這些到期的任務。

在執(zhí)行完前面的任務之后，上面例子的兩個 setTimeout 都到期了，那么按照順序執(zhí)行就是打印 1 和 2。所以在這個場景下，setTimeout 就顯得不那么可靠了。

延遲執(zhí)行時間有最大值

包括 IE, Chrome, Safari, Firefox 在內(nèi)的瀏覽器其內(nèi)部以32位帶符號整數(shù)存儲延時。這就會導致如果一個延時(delay)大于 2147483647 毫秒 (大約24.8 天)時就會溢出，導致定時器將會被立即執(zhí)行。（MDN）

setTimeout 的第二個參數(shù)設置為 0 （未設置、小于 0、大于 2147483647 時都默認為 0）的時候，意味著馬上執(zhí)行，或者盡快執(zhí)行。

setTimeout(function () {
  console.log("你猜它什么時候打印？")
}, 2147483648);

把這段代碼放到瀏覽器控制臺執(zhí)行，你會發(fā)現(xiàn)它會立馬打印出 你猜它什么時候打印？

最小延時>=4ms(嵌套使用定時器)

在瀏覽器中，setTimeout()/setInterval() 的每調用一次定時器的最小間隔是4ms，這通常是由于函數(shù)嵌套導致（嵌套層級達到一定深度），或者是由于已經(jīng)執(zhí)行的setInterval的回調函數(shù)阻塞導致的。

• setTimeout 的第二個參數(shù)設置為 0 （未設置、小于 0、大于 2147483647 時都默認為 0）的時候，意味著馬上執(zhí)行，或者盡快執(zhí)行。
• 如果延遲時間小于 0，則會把延遲時間設置為 0。如果定時器嵌套 5 次以上并且延遲時間小于 4ms，則會把延遲時間設置為 4ms。

function cb() { f(); setTimeout(cb, 0); }
setTimeout(cb, 0);

在Chrome 和 Firefox中， 定時器的第5次調用被阻塞了；在Safari是在第6次；Edge是在第3次。所以后面的定時器都最少被延遲了4ms

未被激活的tabs的定時最小延遲>=1000ms

瀏覽器為了優(yōu)化后臺tab的加載損耗（以及降低耗電量），在未被激活的tab中定時器的最小延時限制為1S(1000ms)。

let num = 100;
function setTime() {
  // 當前秒執(zhí)行的計時
  console.log(`當前秒數(shù)：${new Date().getSeconds()} - 執(zhí)行次數(shù)：${100-num}`);
  num ? num-- && setTimeout(() => setTime(), 50) : "";
}
setTime();

這里我在39秒時切到了其他標簽頁，我們會發(fā)現(xiàn)它后面的執(zhí)行間隔都是1秒執(zhí)行一次，并不是我們設定的50ms。

setInterval的處理時長不能比設定的間隔長

setInterval的處理時長不能比設定的間隔長，否則setInterval將會沒有間隔的重復執(zhí)行

但是對這個問題，很多情況下，我們并不能清晰的把控處理程序所消耗的時長，為了能夠按照一定的間隔周期性的觸發(fā)定時器，我們可以使用setTimeout來代替setInterval執(zhí)行。

setTimeout(function fn(){
  // todo
  setTimeout(fn,10)
    // 執(zhí)行完處理程序的內(nèi)容后，在末尾再間隔10毫秒來調用該程序，這樣就能保證一定是10毫秒的周期調用,這里時間按自己的需求來寫
},10)

解決方案

方法一：requestAnimationFrame

window.requestAnimationFrame() 告訴瀏覽器——你希望執(zhí)行一個動畫，并且要求瀏覽器在下次重繪之前調用指定的回調函數(shù)更新動畫。該方法需要傳入一個回調函數(shù)作為參數(shù)，該回調函數(shù)會在瀏覽器下一次重繪之前執(zhí)行，理想狀態(tài)下回調函數(shù)執(zhí)行次數(shù)通常是每秒60次（也就是我們所說的60fsp），也就是每16.7ms 執(zhí)行一次，但是并不一定保證為 16.7 ms。

const t = Date.now()
function mySetTimeout (cb, delay) {
  let startTime = Date.now()
  loop()
  function loop () {
    if (Date.now() - startTime >= delay) {
      cb();
      return;
    }
    requestAnimationFrame(loop)
  }
}
mySetTimeout(()=>console.log('mySetTimeout' ,Date.now()-t),2000) //2005
setTimeout(()=>console.log('SetTimeout' ,Date.now()-t),2000) // 2002

這種方案看起來像是增加了誤差，這是因為requestAnimationFrame每16.7ms 執(zhí)行一次，因此它不適用于間隔很小的定時器修正。

方法二： Web Worker

Web Worker為Web內(nèi)容在后臺線程中運行腳本提供了一種簡單的方法。線程可以執(zhí)行任務而不干擾用戶界面。此外，他們可以使用XMLHttpRequest執(zhí)行 I/O (盡管responseXML和channel屬性總是為空)。一旦創(chuàng)建， 一個worker 可以將消息發(fā)送到創(chuàng)建它的JavaScript代碼, 通過將消息發(fā)布到該代碼指定的事件處理程序（反之亦然）。

Web Worker 的作用就是為 JavaScript 創(chuàng)造多線程環(huán)境，允許主線程創(chuàng)建 Worker 線程，將一些任務分配給后者運行。在主線程運行的同時，Worker 線程在后臺運行，兩者互不干擾。等到 Worker 線程完成計算任務，再把結果返回給主線程。這樣的好處是，一些計算密集型或高延遲的任務，被 Worker 線程負擔了，主線程不會被阻塞或拖慢。

// index.js
let count = 0;
//耗時任務
setInterval(function(){
  let i = 0;
  while(i++ < 100000000);
}, 0);

// worker 
let worker = new Worker('./worker.js')
// worker.js
let startTime = new Date().getTime();
let count = 0;
setInterval(function(){
    count++;
    console.log(count + ' --- ' + (new Date().getTime() - (startTime + count * 1000)));
}, 1000);

這種方案體驗整體上來說還是比較好的，既能較大程度修正計時器也不影響主進程任務

總結

由于js的單線程特性，所以會有事件排隊、先進先出、setInterval調用被廢棄、定時器無法保證準時執(zhí)行回調函數(shù)以及出現(xiàn)setInterval的連續(xù)執(zhí)行。

到此這篇關于JS定時器不可靠的原因及解決方案的文章就介紹到這了,更多相關JS定時器內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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