從JS執(zhí)行機(jī)制說起

瀏覽器（或者說JS引擎）執(zhí)行JS的機(jī)制是基于事件循環(huán)。

由于JS是單線程，所以同一時(shí)間只能執(zhí)行一個(gè)任務(wù)，其他任務(wù)就得排隊(duì)，后續(xù)任務(wù)必須等到前一個(gè)任務(wù)結(jié)束才能開始執(zhí)行。

為了避免因?yàn)槟承╅L時(shí)間任務(wù)造成的無意義等待，JS引入了異步的概念，用另一個(gè)線程來管理異步任務(wù)。

同步任務(wù)直接在主線程隊(duì)列中順序執(zhí)行，而異步任務(wù)會(huì)進(jìn)入另一個(gè)任務(wù)隊(duì)列，不會(huì)阻塞主線程。等到主線程隊(duì)列空了（執(zhí)行完了）的時(shí)候，就會(huì)去異步隊(duì)列查詢是否有可執(zhí)行的異步任務(wù)了（異步任務(wù)通常進(jìn)入異步隊(duì)列之后還要等一些條件才能執(zhí)行，如ajax請(qǐng)求、文件讀寫），如果某個(gè)異步任務(wù)可以執(zhí)行了便加入主線程隊(duì)列，以此循環(huán)。

JS定時(shí)器

JS的定時(shí)器目前有三個(gè)：setTimeout、setInterval和setImmediate。

定時(shí)器也是一種異步任務(wù)，通常瀏覽器都有一個(gè)獨(dú)立的定時(shí)器模塊，定時(shí)器的延遲時(shí)間就由定時(shí)器模塊來管理，當(dāng)某個(gè)定時(shí)器到了可執(zhí)行狀態(tài)，就會(huì)被加入主線程隊(duì)列。

JS定時(shí)器非常實(shí)用，做動(dòng)畫的肯定都用到過，也是最常用的異步模型之一。

有時(shí)候一些奇奇怪怪的問題，加一個(gè)setTimeout(fn, 0)（以下簡寫setTimeout(0)）就解決了。不過，如果對(duì)定時(shí)器本身不熟悉，也會(huì)產(chǎn)生一些奇奇怪怪的問題。

setTimeout

setTimeout(fn, x)表示延遲x毫秒之后執(zhí)行fn。

使用的時(shí)候千萬不要太相信預(yù)期，延遲的時(shí)間嚴(yán)格來說總是大于x毫秒的，至于大多少就要看當(dāng)時(shí)JS的執(zhí)行情況了。

另外，多個(gè)定時(shí)器如不及時(shí)清除（clearTimeout），會(huì)存在干擾，使延遲時(shí)間更加捉摸不透。所以，不管定時(shí)器有沒有執(zhí)行完，及時(shí)清除已經(jīng)不需要的定時(shí)器是個(gè)好習(xí)慣。

HTML5規(guī)范規(guī)定最小延遲時(shí)間不能小于4ms，即x如果小于4，會(huì)被當(dāng)做4來處理。 不過不同瀏覽器的實(shí)現(xiàn)不一樣，比如，Chrome可以設(shè)置1ms，IE11/Edge是4ms。

setTimeout注冊(cè)的函數(shù)fn會(huì)交給瀏覽器的定時(shí)器模塊來管理，延遲時(shí)間到了就將fn加入主進(jìn)程執(zhí)行隊(duì)列，如果隊(duì)列前面還有沒有執(zhí)行完的代碼，則又需要花一點(diǎn)時(shí)間等待才能執(zhí)行到fn，所以實(shí)際的延遲時(shí)間會(huì)比設(shè)置的長。如在fn之前正好有一個(gè)超級(jí)大循環(huán)，那延遲時(shí)間就不是一丁點(diǎn)了。

(function testSetTimeout() {

const label = 'setTimeout';

console.time(label);

setTimeout(() => {

    console.timeEnd(label);

}, 10);

for(let i = 0; i < 100000000; i++) {}

})();

結(jié)果是：setTimeout: 335.187ms，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止10ms。

setInterval

setInterval的實(shí)現(xiàn)機(jī)制跟setTimeout類似，只不過setInterval是重復(fù)執(zhí)行的。

對(duì)于setInterval(fn, 100)容易產(chǎn)生一個(gè)誤區(qū)：并不是上一次fn執(zhí)行完了之后再過100ms才開始執(zhí)行下一次fn。 事實(shí)上，setInterval并不管上一次fn的執(zhí)行結(jié)果，而是每隔100ms就將fn放入主線程隊(duì)列，而兩次fn之間具體間隔多久就不一定了，跟setTimeout實(shí)際延遲時(shí)間類似，和JS執(zhí)行情況有關(guān)。

(function testSetInterval() {

let i = 0;

const start = Date.now();

const timer = setInterval(() => {

    i += 1;

    i === 5 && clearInterval(timer);

    console.log(`第${i}次開始`, Date.now() - start);

    for(let i = 0; i < 100000000; i++) {}

    console.log(`第${i}次結(jié)束`, Date.now() - start);

}, 100);

})();

輸出

第1次開始 100

第1次結(jié)束 1089

第2次開始 1091

第2次結(jié)束 1396

第3次開始 1396

第3次結(jié)束 1701

第4次開始 1701

第4次結(jié)束 2004

第5次開始 2004

第5次結(jié)束 2307

可見，雖然每次fn執(zhí)行時(shí)間都很長，但下一次并不是等上一次執(zhí)行完了再過100ms才開始執(zhí)行的，實(shí)際上早就已經(jīng)等在隊(duì)列里了。

另外可以看出，當(dāng)setInterval的回調(diào)函數(shù)執(zhí)行時(shí)間超過了延遲時(shí)間，已經(jīng)完全看不出有時(shí)間間隔了。

如果setTimeout和setInterval都在延遲100ms之后執(zhí)行，那么誰先注冊(cè)誰就先執(zhí)行回調(diào)函數(shù)。

setImmediate

這算一個(gè)比較新的定時(shí)器，目前IE11/Edge支持、Nodejs支持，Chrome不支持，其他瀏覽器未測(cè)試。

從API名字來看很容易聯(lián)想到setTimeout(0)，不過setImmediate應(yīng)該算是setTimeout(0)的替代版。

在IE11/Edge中，setImmediate延遲可以在1ms以內(nèi)，而setTimeout有最低4ms的延遲，所以setImmediate比setTimeout(0)更早執(zhí)行回調(diào)函數(shù)。不過在Nodejs中，兩者誰先執(zhí)行都有可能，原因是Nodejs的事件循環(huán)和瀏覽器的略有差異。

(function testSetImmediate() {

const label = 'setImmediate';

console.time(label);


setImmediate(() => {

    console.timeEnd(label);

});

})();

Edge輸出：setImmediate: 0.555 毫秒

很明顯，setImmediate設(shè)計(jì)來是為保證讓代碼在下一次事件循環(huán)執(zhí)行，以前setTimeout(0)這種不可靠的方式可以丟掉了。

其他常用異步模型

requestAnimationFrame

requestAnimationFrame并不是定時(shí)器，但和setTimeout很相似，在沒有requestAnimationFrame的瀏覽器一般都是用setTimeout模擬。

requestAnimationFrame跟屏幕刷新同步，大多數(shù)屏幕的刷新頻率都是60Hz，對(duì)應(yīng)的requestAnimationFrame大概每隔16.7ms觸發(fā)一次，如果屏幕刷新頻率更高，requestAnimationFrame也會(huì)更快觸發(fā)。基于這點(diǎn)，在支持requestAnimationFrame的瀏覽器還使用setTimeout做動(dòng)畫顯然是不明智的。

在不支持requestAnimationFrame的瀏覽器，如果使用setTimeout/setInterval來做動(dòng)畫，最佳延遲時(shí)間也是16.7ms。 如果太小，很可能連續(xù)兩次或者多次修改dom才一次屏幕刷新，這樣就會(huì)丟幀，動(dòng)畫就會(huì)卡；如果太大，顯而易見也會(huì)有卡頓的感覺。

有趣的是，第一次觸發(fā)requestAnimationFrame的時(shí)機(jī)在不同瀏覽器也存在差異，Edge中，大概16.7ms之后觸發(fā)，而Chrome則立即觸發(fā)，跟setImmediate差不多。按理說Edge的實(shí)現(xiàn)似乎更符合常理。

Edge輸出：requestAnimationFrame: 16.66 毫秒

Chrome輸出：requestAnimationFrame: 0.698ms

但相鄰兩次requestAnimationFrame的時(shí)間間隔大概都是16.7ms，這一點(diǎn)是一致的。當(dāng)然也不是絕對(duì)的，如果頁面本身性能就比較低，相隔的時(shí)間可能會(huì)變大，這就意味著頁面達(dá)不到60fps。

Promise

Promise是很常用的一種異步模型，如果我們想讓代碼在下一個(gè)事件循環(huán)執(zhí)行，可以選擇使用setTimeout(0)、setImmediate、requestAnimationFrame(Chrome)和Promise。

而且Promise的延遲比setImmediate更低，意味著Promise比setImmediate先執(zhí)行。

function testSetImmediate() {

const label = 'setImmediate';

console.time(label);


setImmediate(() => {

    console.timeEnd(label);

});

}

function testPromise() {

const label = 'Promise';

console.time(label);

new Promise((resolve, reject) => {

    resolve();

}).then(() => {

    console.timeEnd(label);

});

}

testSetImmediate();

testPromise();

Edge輸出：Promise: 0.33 毫秒 setImmediate: 1.66 毫秒

盡管setImmediate的回調(diào)函數(shù)比Promise先注冊(cè)，但還是Promise先執(zhí)行。

可以肯定的是，在各JS環(huán)境中，Promise都是最先執(zhí)行的，setTimeout(0)、setImmediate和requestAnimationFrame順序不確定。

process.nextTick

process.nextTick是Nodejs的API，比Promise更早執(zhí)行。

事實(shí)上，process.nextTick是不會(huì)進(jìn)入異步隊(duì)列的，而是直接在主線程隊(duì)列尾強(qiáng)插一個(gè)任務(wù)，雖然不會(huì)阻塞主線程，但是會(huì)阻塞異步任務(wù)的執(zhí)行，如果有嵌套的process.nextTick，那異步任務(wù)就永遠(yuǎn)沒機(jī)會(huì)被執(zhí)行到了。

使用的時(shí)候要格外小心，除非你的代碼明確要在本次事件循環(huán)結(jié)束之前執(zhí)行，否則使用setImmediate或者Promise更保險(xiǎn)。