JavaScript提供定時執行代碼的功能,叫做定時器(timer),主要由setTimeout()和setInterval()這兩個函數來完成。它們向任務隊列添加定時任務。
setTimeout()
setTimeout
函數用來指定某個函數或某段代碼,在多少毫秒之后執行。它返回一個整數,表示定時器的編號,以后可以用來取消這個定時器。
var timerId = setTimeout(func|code, delay)
上面代碼中,setTimeout
函數接受兩個參數,第一個參數func|code
是將要推遲執行的函數名或者一段代碼,第二個參數delay
是推遲執行的毫秒數。
console.log(1);setTimeout('console.log(2)',1000);console.log(3);
上面代碼的輸出結果就是1,3,2,因為setTimeout
指定第二行語句推遲1000毫秒再執行。
需要注意的是,推遲執行的代碼必須以字符串的形式,放入setTimeout,因為引擎內部使用eval函數,將字符串轉為代碼。如果推遲執行的是函數,則可以直接將函數名,放入setTimeout。一方面eval函數有安全顧慮,另一方面為了便於JavaScript引擎優化代碼,setTimeout方法一般總是采用函數名的形式,就像下面這樣。
function f(){console.log(2);}setTimeout(f,1000);// 或者setTimeout(function (){console.log(2)},1000);
如果省略setTimeout
的第二個參數,則該參數默認為0。
除了前兩個參數,setTimeout還允許添加更多的參數。它們將被傳入推遲執行的函數(回調函數)。
setTimeout(function(a,b){console.log(a+b);},1000,1,1);
上面代碼中,setTimeout共有4個參數。最后那兩個參數,將在1000毫秒之后回調函數執行時,作為回調函數的參數。
IE 9.0及以下版本,只允許setTimeout有兩個參數,不支持更多的參數。這時有三種解決方法。第一種是在一個匿名函數里面,讓回調函數帶參數運行,再把匿名函數輸入setTimeout。
setTimeout(function() {myFunc("one", "two", "three");}, 1000);
上面代碼中,myFunc是真正要推遲執行的函數,有三個參數。如果直接放入setTimeout,低版本的IE不能帶參數,所以可以放在一個匿名函數。
第二種解決方法是使用bind方法,把多余的參數綁定在回調函數上面,生成一個新的函數輸入setTimeout。
setTimeout(function(arg1){}.bind(undefined, 10), 1000);
上面代碼中,bind方法第一個參數是undefined,表示將原函數的this綁定全局作用域,第二個參數是要傳入原函數的參數。它運行后會返回一個新函數,該函數不帶參數。
第三種解決方法是自定義setTimeout,使用apply方法將參數輸入回調函數。
<!--[if lte IE 9]><script> (function(f){ window.setTimeout =f(window.setTimeout); window.setInterval =f(window.setInterval); })(function(f){return function(c,t){ var a=[].slice.call(arguments,2);return f(function(){c.apply(this,a)},t)} }); </script><![endif]-->
除了參數問題,setTimeout還有一個需要注意的地方:如果被setTimeout推遲執行的回調函數是某個對象的方法,那么該方法中的this關鍵字將指向全局環境,而不是定義時所在的那個對象。
var x = 1;var o = {x: 2,y: function(){console.log(this.x);}};setTimeout(o.y,1000);// 1
上面代碼輸出的是1,而不是2,這表示o.y
的this所指向的已經不是o,而是全局環境了。
再看一個不容易發現錯誤的例子。
function User(login) {this.login = login;this.sayHi = function() {console.log(this.login);}}var user = new User('John');setTimeout(user.sayHi, 1000);
上面代碼只會顯示undefined,因為等到user.sayHi執行時,它是在全局對象中執行,所以this.login取不到值。
為了防止出現這個問題,一種解決方法是將user.sayHi放在函數中執行。
setTimeout(function() {user.sayHi();}, 1000);
上面代碼中,sayHi是在user作用域內執行,而不是在全局作用域內執行,所以能夠顯示正確的值。
另一種解決方法是,使用bind方法,將綁定sayHi綁定在user上面。
setTimeout(user.sayHi.bind(user), 1000);
HTML 5標准規定,setTimeout的最短時間間隔是4毫秒。為了節電,對於那些不處於當前窗口的頁面,瀏覽器會將時間間隔擴大到1000毫秒。另外,如果筆記本電腦處於電池供電狀態,Chrome和IE 9以上的版本,會將時間間隔切換到系統定時器,大約是15.6毫秒。
setInterval()
setInterval
函數的用法與setTimeout
完全一致,區別僅僅在於setInterval
指定某個任務每隔一段時間就執行一次,也就是無限次的定時執行。
<input type="button" onclick="clearInterval(timer)" value="stop"><script>var i = 1var timer = setInterval(function() {console.log(2);}, 1000);</script>
上面代碼表示每隔1000毫秒就輸出一個2,直到用戶點擊了停止按鈕。
與setTimeout
一樣,除了前兩個參數,setInterval
方法還可以接受更多的參數,它們會傳入回調函數,下面是一個例子。
function f(){for (var i=0;i<arguments.length;i++){console.log(arguments[i]);}}setInterval(f, 1000, "Hello World");// Hello World// Hello World// Hello World// ...
如果網頁不在瀏覽器的當前窗口(或tab),許多瀏覽器限制setInteral指定的反復運行的任務最多每秒執行一次。
setInterval指定的是“開始執行”之間的間隔,並不考慮每次任務執行本身所消耗的時間。因此實際上,兩次執行之間的間隔會小於指定的時間。比如,setInterval指定每100ms執行一次,每次執行需要5ms,那么第一次執行結束后95毫秒,第二次執行就會開始。如果某次執行耗時特別長,比如需要105毫秒,那么它結束后,下一次執行就會立即開始。
為了確保兩次執行之間有固定的間隔,可以不用setInterval,而是每次執行結束后,使用setTimeout指定下一次執行的具體時間。
var i = 1;var timer = setTimeout(function() {alert(i++);timer = setTimeout(arguments.callee, 2000);}, 2000);
上面代碼可以確保,下一個對話框總是在關閉上一個對話框之后2000毫秒彈出。
根據這種思路,可以自己部署一個函數,實現間隔時間確定的setInterval的效果。
function interval(func, wait){var interv = function(){func.call(null);setTimeout(interv, wait);};setTimeout(interv, wait);}interval(function(){console.log(2);},1000);
上面代碼部署了一個interval函數,用循環調用setTimeout模擬了setInterval。
HTML 5標准規定,setInterval的最短間隔時間是10毫秒,也就是說,小於10毫秒的時間間隔會被調整到10毫秒。
clearTimeout(),clearInterval()
setTimeout和setInterval函數,都返回一個表示計數器編號的整數值,將該整數傳入clearTimeout和clearInterval函數,就可以取消對應的定時器。
var id1 = setTimeout(f,1000);var id2 = setInterval(f,1000);clearTimeout(id1);clearInterval(id2);
setTimeout和setInterval返回的整數值是連續的,也就是說,第二個setTimeout方法返回的整數值,將比第一個的整數值大1。利用這一點,可以寫一個函數,取消當前所有的setTimeout。
(function() {var gid = setInterval(clearAllTimeouts, 0);function clearAllTimeouts() {var id = setTimeout(function() {}, 0);while (id > 0) {if (id !== gid) {clearTimeout(id);}id--;}}})();
運行上面代碼后,實際上再設置任何setTimeout都無效了。
下面是一個clearTimeout實際應用的例子。有些網站會實時將用戶在文本框的輸入,通過Ajax方法傳回服務器,jQuery的寫法如下。
$('textarea').on('keydown', ajaxAction);
這樣寫有一個很大的缺點,就是如果用戶連續擊鍵,就會連續觸發keydown事件,造成大量的Ajax通信。這是不必要的,而且很可能會發生性能問題。正確的做法應該是,設置一個門檻值,表示兩次Ajax通信的最小間隔時間。如果在設定的時間內,發生新的keydown事件,則不觸發Ajax通信,並且重新開始計時。如果過了指定時間,沒有發生新的keydown事件,將進行Ajax通信將數據發送出去。
這種做法叫做debounce(防抖動)方法,用來返回一個新函數。只有當兩次觸發之間的時間間隔大於事先設定的值,這個新函數才會運行實際的任務。假定兩次Ajax通信的間隔不小於2500毫秒,上面的代碼可以改寫成下面這樣。
$('textarea').on('keydown', debounce(ajaxAction, 2500))
利用setTimeout和clearTimeout,可以實現debounce方法。該方法用於防止某個函數在短時間內被密集調用,具體來說,debounce方法返回一個新版的該函數,這個新版函數調用后,只有在指定時間內沒有新的調用,才會執行,否則就重新計時。
function debounce(fn, delay){var timer = null; // 聲明計時器return function(){var context = this;var args = arguments;clearTimeout(timer);timer = setTimeout(function(){fn.apply(context, args);}, delay);};}// 用法示例var todoChanges = _.debounce(batchLog, 1000);Object.observe(models.todo, todoChanges);
現實中,最好不要設置太多個setTimeout和setInterval,它們耗費CPU。比較理想的做法是,將要推遲執行的代碼都放在一個函數里,然后只對這個函數使用setTimeout或setInterval。
運行機制
setTimeout和setInterval的運行機制是,將指定的代碼移出本次執行,等到下一輪Event Loop時,再檢查是否到了指定時間。如果到了,就執行對應的代碼;如果不到,就等到再下一輪Event Loop時重新判斷。這意味着,setTimeout指定的代碼,必須等到本次執行的所有代碼都執行完,才會執行。
每一輪Event Loop時,都會將“任務隊列”中需要執行的任務,一次執行完。setTimeout和setInterval都是把任務添加到“任務隊列”的尾部。因此,它們實際上要等到當前腳本的所有同步任務執行完,然后再等到本次Event Loop的“任務隊列”的所有任務執行完,才會開始執行。由於前面的任務到底需要多少時間執行完,是不確定的,所以沒有辦法保證,setTimeout和setInterval指定的任務,一定會按照預定時間執行。
setTimeout(someTask,100);veryLongTask();
上面代碼的setTimeout,指定100毫秒以后運行一個任務。但是,如果后面立即運行的任務(當前腳本的同步任務))非常耗時,過了100毫秒還無法結束,那么被推遲運行的someTask就只有等着,等到前面的veryLongTask運行結束,才輪到它執行。
這一點對於setInterval影響尤其大。
setInterval(function(){console.log(2);},1000);(function (){sleeping(3000);})();
上面的第一行語句要求每隔1000毫秒,就輸出一個2。但是,第二行語句需要3000毫秒才能完成,請問會發生什么結果?
結果就是等到第二行語句運行完成以后,立刻連續輸出三個2,然后開始每隔1000毫秒,輸出一個2。也就是說,setIntervel具有累積效應,如果某個操作特別耗時,超過了setInterval的時間間隔,排在后面的操作會被累積起來,然后在很短的時間內連續觸發,這可能或造成性能問題(比如集中發出Ajax請求)。
為了進一步理解JavaScript的單線程模型,請看下面這段偽代碼。
function init(){{ 耗時5ms的某個操作 }觸發mouseClickEvent事件{ 耗時5ms的某個操作 }setInterval(timerTask,10);{ 耗時5ms的某個操作 }}function handleMouseClick(){耗時8ms的某個操作}function timerTask(){耗時2ms的某個操作}
請問調用init函數后,這段代碼的運行順序是怎樣的?
0-15ms:運行init函數。
15-23ms:運行handleMouseClick函數。請注意,這個函數是在5ms時觸發的,應該在那個時候就立即運行,但是由於單線程的關系,必須等到init函數完成之后再運行。
23-25ms:運行timerTask函數。這個函數是在10ms時觸發的,規定每10ms運行一次,即在20ms、30ms、40ms等時候運行。由於20ms時,JavaScript線程還有任務在運行,因此必須延遲到前面任務完成時再運行。
30-32ms:運行timerTask函數。
40-42ms:運行timerTask函數。
setTimeout(f,0)
含義
setTimeout
的作用是將代碼推遲到指定時間執行,如果指定時間為0
,即setTimeout(f, 0)
,那么會立刻執行嗎?
答案是不會。因為上一段說過,必須要等到當前腳本的同步任務和“任務隊列”中已有的事件,全部處理完以后,才會執行setTimeout
指定的任務。也就是說,setTimeout的真正作用是,在“消息隊列”的現有消息的后面再添加一個消息,規定在指定時間執行某段代碼。setTimeout
添加的事件,會在下一次Event Loop
執行。
setTimeout(f, 0)
將第二個參數設為0
,作用是讓f
在現有的任務(腳本的同步任務和“消息隊列”指定的任務)一結束就立刻執行。也就是說,setTimeout(f, 0)
的作用是,盡可能早地執行指定的任務。而並不是會立刻就執行這個任務。
setTimeout(function () {console.log('你好!');}, 0);
上面代碼的含義是,盡可能早地顯示“你好!”。
setTimeout(f, 0)
指定的任務,最早也要到下一次Event Loop才會執行。請看下面的例子。
setTimeout(function() {console.log("Timeout");}, 0);function a(x) {console.log("a() 開始運行");b(x);console.log("a() 結束運行");}function b(y) {console.log("b() 開始運行");console.log("傳入的值為" + y);console.log("b() 結束運行");}console.log("當前任務開始");a(42);console.log("當前任務結束");// 當前任務開始// a() 開始運行// b() 開始運行// 傳入的值為42// b() 結束運行// a() 結束運行// 當前任務結束// Timeout
上面代碼說明,setTimeout(f, 0)
必須要等到當前腳本的所有同步任務結束后才會執行。
即使消息隊列是空的,0毫秒實際上也是達不到的。根據HTML 5標准,setTimeOut
推遲執行的時間,最少是4毫秒。如果小於這個值,會被自動增加到4。這是為了防止多個setTimeout(f, 0)
語句連續執行,造成性能問題。
另一方面,瀏覽器內部使用32位帶符號的整數,來儲存推遲執行的時間。這意味着setTimeout
最多只能推遲執行2147483647毫秒(24.8天),超過這個時間會發生溢出,導致回調函數將在當前任務隊列結束后立即執行,即等同於setTimeout(f, 0)
的效果。
應用
setTimeout(f,0)有幾個非常重要的用途。它的一大應用是,可以調整事件的發生順序。比如,網頁開發中,某個事件先發生在子元素,然后冒泡到父元素,即子元素的事件回調函數,會早於父元素的事件回調函數觸發。如果,我們先讓父元素的事件回調函數先發生,就要用到setTimeout(f, 0)。
var input = document.getElementsByTagName('input[type=button]')[0];input.onclick = function A() {setTimeout(function B() {input.value +=' input';}, 0)};document.body.onclick = function C() {input.value += ' body'};
上面代碼在點擊按鈕后,先觸發回調函數A,然后觸發函數C。在函數A中,setTimeout將函數B推遲到下一輪Loop執行,這樣就起到了,先觸發父元素的回調函數C的目的了。
用戶自定義的回調函數,通常在瀏覽器的默認動作之前觸發。比如,用戶在輸入框輸入文本,keypress事件會在瀏覽器接收文本之前觸發。因此,下面的回調函數是達不到目的的。
document.getElementById('input-box').onkeypress = function(event) {this.value = this.value.toUpperCase();}
上面代碼想在用戶輸入文本后,立即將字符轉為大寫。但是實際上,它只能將上一個字符轉為大寫,因為瀏覽器此時還沒接收到文本,所以this.value
取不到最新輸入的那個字符。只有用setTimeout改寫,上面的代碼才能發揮作用。
document.getElementById('my-ok').onkeypress = function() {var self = this;setTimeout(function() {self.value = self.value.toUpperCase();}, 0);}
上面代碼將代碼放入setTimeout之中,就能使得它在瀏覽器接收到文本之后觸發。
由於setTimeout(f,0)實際上意味着,將任務放到瀏覽器最早可得的空閑時段執行,所以那些計算量大、耗時長的任務,常常會被放到幾個小部分,分別放到setTimeout(f,0)里面執行。
var div = document.getElementsByTagName('div')[0];// 寫法一for(var i=0xA00000;i<0xFFFFFF;i++) {div.style.backgroundColor = '#'+i.toString(16);}// 寫法二var timer;var i=0x100000;function func() {timer = setTimeout(func, 0);div.style.backgroundColor = '#'+i.toString(16);if (i++ == 0xFFFFFF) clearInterval(timer);}timer = setTimeout(func, 0);
上面代碼有兩種寫法,都是改變一個網頁元素的背景色。寫法一會造成瀏覽器“堵塞”,而寫法二就能就不會,這就是setTimeout(f,0)
的好處。
另一個使用這種技巧的例子是,代碼高亮的處理。如果代碼塊很大,就會分成一個個小塊,寫成諸如setTimeout(highlightNext, 50)
的樣子,進行分塊處理。
正常任務與微任務
正常情況下,JavaScript的任務是同步執行的,即執行完前一個任務,然后執行后一個任務。只有遇到異步任務的情況下,才會執行順序才會改變。
這時,需要區分兩種任務:正常任務(task)與微任務(microtask)。它們的區別在於,“正常任務”在下一輪Event Loop執行,“微任務”在本輪Event Loop的所有任務結束后執行。
console.log(1);setTimeout(function() {console.log(2);}, 0);Promise.resolve().then(function() {console.log(3);}).then(function() {console.log(4);});console.log(5);// 1// 5// 3// 4// 2
上面代碼的執行結果說明,setTimeout(fn, 0)
在Promise.resolve
之后執行。
這是因為setTimeout語句指定的是“正常任務”,即不會在當前的Event Loop執行。而Promise會將它的回調函數,在狀態改變后的那一輪Event Loop指定為微任務。所以,3和4輸出在5之后、2之前。
除了setTimeout,正常任務還包括各種事件(比如鼠標單擊事件)的回調函數。除了Promise,微任務還包括mutation observer的回調函數。