;layout: post title: 你真的了解setTimeout和setInterval吗？ description: "Just about everything you'll need to style in the theme: headings, paragraphs, blockquotes, tables, code blocks, and more." modified: 2013-06-24 tags: [javascript, front-end] image: feature: abstract-3.jpg credit: dargadgetz creditlink: http://www.dargadgetz.com/ios-7-abstract-wallpaper-pack-for-iphone-5-and-ipod-touch-retina/ comments: true
setTimeout和setInterval的基本用法我们一带而过：
让我们想象一个意外情况，比如说下面的setInterval
{% highlight javascript %} setInterval(function () { func(i++); }, 100) {% endhighlight %}
我们每100毫秒调用一次func函数，如果func的执行时间少于100毫秒的话，在遇到下一个100毫秒前就能够执行完：
;
但如果func的执行时间大于100毫秒，该触发下一个func函数时之前的还没有执行完怎么办？答案如下图所示，那么第二个func会在队列（这里的队列是指event loop）中等待，直到第一个函数执行完
;
如果第一个函数的执行时间特别长，在执行的过程中本应触发了许多个func怎么办，那么所有这些应该触发的函数都会进入队列吗？
不，只要发现队列中有一个被执行的函数存在，那么其他的统统忽略。如下图，在第300毫秒和400毫秒处的回调都被抛弃，一旦第一个函数执行完后，接着执行队列中的第二个，即使这个函数已经“过时”很久了。
;
还有一点，虽然你在setInterval的里指定的周期是100毫秒，但它并不能保证两个函数之间调用的间隔一定是一百毫秒。在上面的情况中，如果队列中的第二个函数时在第450毫秒处结束的话，在第500毫秒时，它会继续执行下一轮func，也就是说这之间的间隔只有50毫秒，而非周期100毫秒
那如果我想保证每次执行的间隔应该怎么办？用setTimeout，比如下面的代码：
{% highlight javascript %} var i = 1 var timer = setTimeout(function() { alert(i++) timer = setTimeout(arguments.callee, 2000) }, 2000) {% endhighlight %}
上面的函数每2秒钟递归调用自己一次，你可以在某一次alert的时候等待任意长的时间（不按“确定”按钮），接下来无论你什么时候点击“确定”， 下一次执行一定离这次确定相差2秒钟的
下面上下两段代码虽然看上去功能一致，但实际并非如此，原因就是我上面所说
{% highlight javascript %}
setTimeout(function repeatMe() {
/ Some long block of code... /
setTimeout(repeatMe, 10);
}, 10);
setInterval(function() {
/ Some long block of code... /
}, 10);
{% endhighlight %}
非常多，比如说：在处理DOM点击事件的时候通常会产生冒泡，正常情况下首先触发的是子元素的handler，再触发父元素的handler，如果我想让父元素的handler先于子元素的handler执行应该怎么办？那就用setTimeout延迟子元素handler若干个毫秒执行吧。问题是这个“若干个”毫秒应该是多少？可以是0
你可能会疑惑如果是0的话那不是立即执行了吗？不，看下面一道题目
{% highlight javascript %} (function () { setTimeout(function () { alert(2); }, 0);
alert(1);
})()
{% endhighlight %}
先弹出的应该是1，而不是你以为“立即执行”的2。
setTimeout，setInterval都存在一个最小延迟的问题，虽然你给的delay值为0，但是浏览器执行的是自己的最小值。HTML5标准是4ms，但并不意味着所有浏览器都会遵循这个标准，包括手机浏览器在内，这个最小值既有可能小于4ms也有可能大于4ms。在标准中，如果在setTimeout中嵌套一个setTimeout, 那么嵌套的setTimeout的最小延迟为10ms。
现在我有一个非常耗时的操作（如下面的代码，在table中插入2000行），我想计算这个操作所耗的时间应该怎么办？你觉得下面这个用new Date来计算的方法怎么样：
{% highlight javascript %} var t1 = +new Date();
var tbody = document.getElementsByTagName("tbody")[0]; for (var i = 0; i < 20000; i++) { var tr = document.createElement("tr"); for (var t = 0; t < 6; t++) { var td = document.createElement("td"); td.appendChild(document.createTextNode(i + "," + t)); tr.appendChild(td); } tbody.appendChild(tr); }
var t2 = +new Date();
console.log(t2 - t1);
{% endhighlight %}
如果你尝试运行起来就会发现问题，在这2000行还没有渲染出来的时候，控制台就已经打印出来了时间，这两个时间差并非误差所致（可能这个操作需要5秒，甚至10秒以上），但是打印出来的时间只有1秒左右，这是为什么？
因为Javascript是单线程的(这里不谈web worker),也就是说浏览器无论什么时候都只有一个JS线程在运行JS程序。或许是因为单线程的缘故，也同时因为大部分触发的事件是异步的，JS采用一种队列(event loop)的机制来处理各个事件，比如用户的点击，ajax异步请求,所有的事件都被放入一个队列中，然后先进先出，逐个执行。这也就解释了开头setInterval的那种情况。
另一方面，浏览器还有一个GUI渲染线程，当需要重绘页面时渲染页面。但问题是GUI渲染线程与JS引擎是互斥的，当JS引擎执行时GUI线程会被挂起，GUI更新会被保存在一个队列中等到JS引擎空闲时立即被执行。
所以,在脚本中执行对界面进行更新操作,如添加结点,删除结点或改变结点的外观等更新并不会立即体现出来,这些操作将保存在一个队列中,待JavaScript引擎空闲时才有机会渲染出来.
所以，上面的那个例子中算出的时间只是javascript执行的时间，在这之后，GUI线程才开始渲染，而此时计时已经结束了。那么如何你能计算出正确时间呢？在结尾添加一个setTimeout
{% highlight javascript %} var t1 = +new Date();
var tbody = document.getElementsByTagName("tbody")[0]; for (var i = 0; i < 20000; i++) { var tr = document.createElement("tr"); for (var t = 0; t < 6; t++) { var td = document.createElement("td"); td.appendChild(document.createTextNode(i + "," + t)); tr.appendChild(td); } tbody.appendChild(tr); }
setTimeout(function () {
var t2 = +new Date();
console.log(t2 - t1);
}, 0)
{% endhighlight %}
这样能让操纵DOM的代码执行完后不至于立即执行t2 - t1，而在中间空隙的时间恰好允许浏览器执行GUI线程。渲染完之后，才计算出时间。
下面这个例子也是同样的道理，可以如何改进才能看到颜色的改变呢?留作作业吧:
{% highlight javascript %} function run() { var div = document.getElementsByTagName('div')[0] for(var i=0xA00000;i < 0xFFFFFF;i++) { div.style.backgroundColor = '#'+i.toString(16) } } {% endhighlight %}
setInterval有一个很重要的应用是javascript中的动画
举个例子，假设我们有一个正方形div，宽度为100px, 现在想让它的宽度在1000毫秒内增加到300px——很简单，算出每毫秒内应该增加的像素，再按每毫秒为周期调用setInterval实现增长
{% highlight javascript %} var div = $('div')[0]; var width = parseInt(div.style.width, 10);
var MAX = 300, duration = 1000; var inc = parseFloat( (MAX - width) / duration );
function animate (id) { width += inc; if (width >= MAX) { clearInterval(id); console.timeEnd("animate"); } div.style.width = width + "px"; }
console.time("animate"); var timer = setInterval(function () { animate(timer); }, 0) {% endhighlight %}
代码中利用console.time来计算时间所花费的时间——实际上花的时间是明显大于1000毫秒的，为什么？因为上面说到最小周期至少应该是4ms，所以每个周期的增长量应该是没每毫秒再乘以四
{% highlight javascript %} var inc = parseFloat( (MAX - width) / duration ) * 4; {% endhighlight %}
如果你有心查看jquery的动画源码的话，你能发现源码的时间周期是13ms，这是我不解的地方——如果最求流畅的动画效果来说，每秒（1000毫秒）应该是60帧，这样算下来每帧的时间应该是16.7毫秒，在这里我把每帧定义为完成一个像素增量所花的时间，也就是16毫秒（毫秒不允许存在小数）是让动画流畅的最佳值。哪位朋友可以告诉jquery的13这个值是如何来的？
无论你如何优化setInterval，误差是始终存在的。但其实在HTML5中，有一个实践动画的最佳途径requestAnimationFrame。这个函数能保证能以每帧来执行动画函数。比如上面的例子就可以改写为：
{% highlight javascript %} //init some values var div = $('div')[0].style; var height = parseInt(div.height, 10); var seconds = 1;
//calc distance we need to move per frame over a time var max = 300; var steps = (max- height) / seconds / 16.7;
//16.7ms is approx one frame (1000/60)
//loop function animate (id) { height += steps; //use calculated steps div.height = height + "px";
if (height < max) {
requestAnimationFrame(animate);
}
}
animate(); {% endhighlight %}
关于这个函数和它对应的cancel函数，或者是polyfill就不在这延伸了，有兴趣的同学可以自己查找资料了解。
这种情况下通常会有多个计时器同时运行，如果同时大量计时器同时运行的话，会引起一些个问题，比如如何回收这些计时器？jquery的作者John Resig建议建立一个管理中心，它给出的一个非常简单的代码如下：
{% highlight javascript %}
var timers = {
timerID: 0,
timers: [],
add: function(fn) {
this.timers.push(fn);
},
start: function() {
if (this.timerID) return;
(function runNext() {
if (timers.timers.length > 0) {
for (var i = 0; i < timers.timers.length; i++) {
if (timers.timersi === false) {
timers.timers.splice(i,1);
i--;
}
}
timers.timerID = setTimeout(runNext, 0);
}
})();
},
stop: function() {
clearTimeout(this.timerID);
this.timerID = 0;
}
};
{% endhighlight %}
注意看中间的start方法：他把所有的定时器都存在一个timers队列（数组）中，只要队列长度不为0，就轮询执行队列中的每一个子计时器，如果某个子计时器执行完毕（这里的标志是返回值是false），那就把这个计时器踢出队列。继续轮询后面的计时器。
上面描述的整个一轮轮询就是runNext，并且递归轮询，一遍一遍的执行下去timers.timerID = setTimeout(runNext, 0)直到数组为空。
注意到上面没有使用到stop方法，jquery的动画animate就是使用的是这种机制，不过更完善复杂，摘一段jquery源码看看，比如就类似的runNext这段:
{% highlight javascript %} // /src/effects.js:674 jQuery.fx.tick = function() { var timer, timers = jQuery.timers, i = 0;
fxNow = jQuery.now();
for ( ; i < timers.length; i++ ) {
timer = timers[ i ];
// Checks the timer has not already been removed
if ( !timer() && timers[ i ] === timer ) {
timers.splice( i--, 1 );
}
}
if ( !timers.length ) {
jQuery.fx.stop();
}
fxNow = undefined;
};
// /src/effects.js:703 jQuery.fx.start = function() { if ( !timerId ) { timerId = setInterval( jQuery.fx.tick, jQuery.fx.interval ); } }; {% endhighlight %}
不解释，和上面的那段已经非常类似了，有兴趣的同学可以在github上阅读整段effect.js代码。
最后setTimeout的应用就是总所周知的，来处理因为js处理时间过长造成浏览器假死的问题了。这个技术在《JavaScript高级程序设计》中已经阐述过了（没有谁没有读过这本书吧）。简单来说，如果你的循环
因为手头上暂时找不到这本书，在网上找了一段类似的代码作为抛砖引玉作为结尾吧，有兴趣的同学可以去回顾这段：
{% highlight javascript %} function chunk(array, process, context) { setTimeout(function() { var item = array.shift(); process.call(context, item); if (array.length > 0) { setTimeout(arguments.callee, 100); }), 100); } {% endhighlight %}
chunk()函数的用途就是将一个数组分成小块处理，它接受三个参数：要处理的数组，处理函数以及可选的上下文环境。每次函数都会将数组中第一个对象取出交给process函数处理，如果数组中还有对象没有被处理则启动下一个timer，直到数组处理完。这样可保证脚本不会长时间占用处理机，使浏览器出一个高响应的流畅状态。
更新于2014.3.18：
有几位朋友询问我上面那道题的正确答案。首先要道一个歉，是因为浏览器运行那段代码其实已经很吃力了，如果运行完整的答案代码，浏览器一定会崩溃。但原理是一致的，为了能够保证浏览器能运行，能够变换颜色，我把最终颜色FFFFFF，改为BBBBBB。答案如下：
{% highlight javascript %}
(function run() {
var div = document.getElementsByTagName('div')[0]
for(var i=0xA00000;i<0xBBBBBB;i++) {
(function (color) {
setTimeout(function () {
div.style.backgroundColor = '#' + color.toString(16);
});
})(i);
}
})()
{% endhighlight %}
参考资料: