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JavaScript 异步操作之定时器

2019/07/26 14:57:21 发表 2019/07/26 14:57:21 更新 转载 雨辰 204 0 0

定时器

JavaScript 提供定时执行代码的功能，叫做定时器（timer），主要由setTimeout()和setInterval()这两个函数来完成。它们向任务队列添加定时任务。

[TOC]

setTimeout()

setTimeout函数用来指定某个函数或某段代码，在多少毫秒之后执行。它返回一个整数，表示定时器的编号，以后可以用来取消这个定时器。

  1. var timerId = setTimeout(func|code, delay);

上面代码中，setTimeout函数接受两个参数，第一个参数func|code是将要推迟执行的函数名或者一段代码，第二个参数delay是推迟执行的毫秒数。

  1. console.log(1);
  2. setTimeout('console.log(2)',1000);
  3. console.log(3);
  4. // 1
  5. // 3
  6. // 2

上面代码会先输出1和3，然后等待1000毫秒再输出2。注意，console.log(2)必须以字符串的形式，作为setTimeout的参数。

如果推迟执行的是函数，就直接将函数名，作为setTimeout的参数。

  1. function f() {
  2.   console.log(2);
  3. }
  5. setTimeout(f, 1000);

setTimeout的第二个参数如果省略，则默认为0。

  1. setTimeout(f)
  2. // 等同于
  3. setTimeout(f, 0)

除了前两个参数，setTimeout还允许更多的参数。它们将依次传入推迟执行的函数（回调函数）。

  1. setTimeout(function (a,b) {
  2.   console.log(a + b);
  3. }, 1000, 1, 1);

上面代码中，setTimeout共有4个参数。最后那两个参数，将在1000毫秒之后回调函数执行时，作为回调函数的参数。

还有一个需要注意的地方，如果回调函数是对象的方法，那么setTimeout使得方法内部的this关键字指向全局环境，而不是定义时所在的那个对象。

  1. var x = 1;
  3. var obj = {
  4.   x: 2,
  5.   y: function () {
  6.     console.log(this.x);
  7.   }
  8. };
  10. setTimeout(obj.y, 1000) // 1

上面代码输出的是1，而不是2。因为当obj.y在1000毫秒后运行时，this所指向的已经不是obj了，而是全局环境。

为了防止出现这个问题，一种解决方法是将obj.y放入一个函数。

  1. var x = 1;
  3. var obj = {
  4.   x: 2,
  5.   y: function () {
  6.     console.log(this.x);
  7.   }
  8. };
  10. setTimeout(function () {
  11.   obj.y();
  12. }, 1000);
  13. // 2

上面代码中，obj.y放在一个匿名函数之中，这使得obj.y在obj的作用域执行，而不是在全局作用域内执行，所以能够显示正确的值。

另一种解决方法是，使用bind方法，将obj.y这个方法绑定在obj上面。

  1. var x = 1;
  3. var obj = {
  4.   x: 2,
  5.   y: function () {
  6.     console.log(this.x);
  7.   }
  8. };
  10. setTimeout(obj.y.bind(obj), 1000)
  11. // 2

setInterval()

setInterval函数的用法与setTimeout完全一致，区别仅仅在于setInterval指定某个任务每隔一段时间就执行一次，也就是无限次的定时执行。

  1. var i = 1
  2. var timer = setInterval(function() {
  3.   console.log(2);
  4. }, 1000)

上面代码中，每隔1000毫秒就输出一个2，会无限运行下去，直到关闭当前窗口。

与setTimeout一样，除了前两个参数，setInterval方法还可以接受更多的参数，它们会传入回调函数。

下面是一个通过setInterval方法实现网页动画的例子。

  1. var div = document.getElementById('someDiv');
  2. var opacity = 1;
  3. var fader = setInterval(function() {
  4.   opacity -= 0.1;
  5.   if (opacity >= 0) {
  6.     div.style.opacity = opacity;
  7.   } else {
  8.     clearInterval(fader);
  9.   }
  10. }, 100);

上面代码每隔100毫秒，设置一次div元素的透明度，直至其完全透明为止。

setInterval的一个常见用途是实现轮询。下面是一个轮询 URL 的 Hash 值是否发生变化的例子。

  1. var hash = window.location.hash;
  2. var hashWatcher = setInterval(function() {
  3.   if (window.location.hash != hash) {
  4.     updatePage();
  5.   }
  6. }, 1000);

setInterval指定的是“开始执行”之间的间隔，并不考虑每次任务执行本身所消耗的时间。因此实际上，两次执行之间的间隔会小于指定的时间。比如，setInterval指定每 100ms 执行一次，每次执行需要 5ms，那么第一次执行结束后95毫秒，第二次执行就会开始。如果某次执行耗时特别长，比如需要105毫秒，那么它结束后，下一次执行就会立即开始。

为了确保两次执行之间有固定的间隔，可以不用setInterval，而是每次执行结束后，使用setTimeout指定下一次执行的具体时间。

  1. var i = 1;
  2. var timer = setTimeout(function f() {
  3.   // ...
  4.   timer = setTimeout(f, 2000);
  5. }, 2000);

上面代码可以确保，下一次执行总是在本次执行结束之后的2000毫秒开始。

clearTimeout()，clearInterval()

setTimeout和setInterval函数，都返回一个整数值，表示计数器编号。将该整数传入clearTimeout和clearInterval函数，就可以取消对应的定时器。

  1. var id1 = setTimeout(f, 1000);
  2. var id2 = setInterval(f, 1000);
  4. clearTimeout(id1);
  5. clearInterval(id2);

上面代码中，回调函数f不会再执行了，因为两个定时器都被取消了。

setTimeout和setInterval返回的整数值是连续的，也就是说，第二个setTimeout方法返回的整数值，将比第一个的整数值大1。

  1. function f() {}
  2. setTimeout(f, 1000) // 10
  3. setTimeout(f, 1000) // 11
  4. setTimeout(f, 1000) // 12

上面代码中，连续调用三次setTimeout，返回值都比上一次大了1。

利用这一点，可以写一个函数，取消当前所有的setTimeout定时器。

  1. (function() {
  2.   // 每轮事件循环检查一次
  3.   var gid = setInterval(clearAllTimeouts, 0);
  5.   function clearAllTimeouts() {
  6.     var id = setTimeout(function() {}, 0);
  7.     while (id > 0) {
  8.       if (id !== gid) {
  9.         clearTimeout(id);
  10.       }
  11.       id--;
  12.     }
  13.   }
  14. })();

上面代码中，先调用setTimeout，得到一个计算器编号，然后把编号比它小的计数器全部取消。

实例：debounce 函数

有时，我们不希望回调函数被频繁调用。比如，用户填入网页输入框的内容，希望通过 Ajax 方法传回服务器，jQuery 的写法如下。

  1. $('textarea').on('keydown', ajaxAction);

这样写有一个很大的缺点，就是如果用户连续击键，就会连续触发keydown事件，造成大量的 Ajax 通信。这是不必要的，而且很可能产生性能问题。正确的做法应该是，设置一个门槛值，表示两次 Ajax 通信的最小间隔时间。如果在间隔时间内，发生新的keydown事件，则不触发 Ajax 通信，并且重新开始计时。如果过了指定时间，没有发生新的keydown事件，再将数据发送出去。

这种做法叫做 debounce（防抖动）。假定两次 Ajax 通信的间隔不得小于2500毫秒，上面的代码可以改写成下面这样。

  1. $('textarea').on('keydown', debounce(ajaxAction, 2500));
  3. function debounce(fn, delay){
  4.   var timer = null; // 声明计时器
  5.   return function() {
  6.     var context = this;
  7.     var args = arguments;
  8.     clearTimeout(timer);
  9.     timer = setTimeout(function () {
  10.       fn.apply(context, args);
  11.     }, delay);
  12.   };
  13. }

上面代码中，只要在2500毫秒之内，用户再次击键，就会取消上一次的定时器，然后再新建一个定时器。这样就保证了回调函数之间的调用间隔，至少是2500毫秒。

运行机制

setTimeout和setInterval的运行机制，是将指定的代码移出本轮事件循环，等到下一轮事件循环，再检查是否到了指定时间。如果到了，就执行对应的代码；如果不到，就继续等待。

这意味着，setTimeout和setInterval指定的回调函数，必须等到本轮事件循环的所有同步任务都执行完，才会开始执行。由于前面的任务到底需要多少时间执行完，是不确定的，所以没有办法保证，setTimeout和setInterval指定的任务，一定会按照预定时间执行。

  1. setTimeout(someTask, 100);
  2. veryLongTask();

上面代码的setTimeout，指定100毫秒以后运行一个任务。但是，如果后面的veryLongTask函数（同步任务）运行时间非常长，过了100毫秒还无法结束，那么被推迟运行的someTask就只有等着，等到veryLongTask运行结束，才轮到它执行。

再看一个setInterval的例子。

  1. setInterval(function () {
  2.   console.log(2);
  3. }, 1000);
  5. sleep(3000);
  7. function sleep(ms) {
  8.   var start = Date.now();
  9.   while ((Date.now() - start) < ms) {
  10.   }
  11. }

上面代码中，setInterval要求每隔1000毫秒，就输出一个2。但是，紧接着的sleep语句需要3000毫秒才能完成，那么setInterval就必须推迟到3000毫秒之后才开始生效。注意，生效后setInterval不会产生累积效应，即不会一下子输出三个2，而是只会输出一个2。

setTimeout(f, 0)

含义

setTimeout的作用是将代码推迟到指定时间执行，如果指定时间为0，即setTimeout(f, 0)，那么会立刻执行吗？

答案是不会。因为上一节说过，必须要等到当前脚本的同步任务，全部处理完以后，才会执行setTimeout指定的回调函数f。也就是说，setTimeout(f, 0)会在下一轮事件循环一开始就执行。

  1. setTimeout(function () {
  2.   console.log(1);
  3. }, 0);
  4. console.log(2);
  5. // 2
  6. // 1

上面代码先输出2，再输出1。因为2是同步任务，在本轮事件循环执行，而1是下一轮事件循环执行。

总之，setTimeout(f, 0)这种写法的目的是，尽可能早地执行f，但是并不能保证立刻就执行f。

实际上，setTimeout(f, 0)不会真的在0毫秒之后运行，不同的浏览器有不同的实现。以 Edge 浏览器为例，会等到4毫秒之后运行。如果电脑正在使用电池供电，会等到16毫秒之后运行；如果网页不在当前 Tab 页，会推迟到1000毫秒（1秒）之后运行。这样是为了节省系统资源。

应用

setTimeout(f, 0)有几个非常重要的用途。它的一大应用是，可以调整事件的发生顺序。比如，网页开发中，某个事件先发生在子元素，然后冒泡到父元素，即子元素的事件回调函数，会早于父元素的事件回调函数触发。如果，想让父元素的事件回调函数先发生，就要用到setTimeout(f, 0)。

  1. // HTML 代码如下
  2. // <input type="button" id="myButton" value="click">
  4. var input = document.getElementById('myButton');
  6. input.onclick = function A() {
  7.   setTimeout(function B() {
  8.     input.value +=' input';
  9.   }, 0)
  10. };
  12. document.body.onclick = function C() {
  13.   input.value += ' body'
  14. };

上面代码在点击按钮后，先触发回调函数A，然后触发函数C。函数A中，setTimeout将函数B推迟到下一轮事件循环执行，这样就起到了，先触发父元素的回调函数C的目的了。

另一个应用是，用户自定义的回调函数，通常在浏览器的默认动作之前触发。比如，用户在输入框输入文本，keypress事件会在浏览器接收文本之前触发。因此，下面的回调函数是达不到目的的。

  1. // HTML 代码如下
  2. // <input type="text" id="input-box">
  4. document.getElementById('input-box').onkeypress = function (event) {
  5.   this.value = this.value.toUpperCase();
  6. }

上面代码想在用户每次输入文本后，立即将字符转为大写。但是实际上，它只能将本次输入前的字符转为大写，因为浏览器此时还没接收到新的文本，所以this.value取不到最新输入的那个字符。只有用setTimeout改写，上面的代码才能发挥作用。

  1. document.getElementById('input-box').onkeypress = function() {
  2.   var self = this;
  3.   setTimeout(function() {
  4.     self.value = self.value.toUpperCase();
  5.   }, 0);
  6. }

上面代码将代码放入setTimeout之中，就能使得它在浏览器接收到文本之后触发。

由于setTimeout(f, 0)实际上意味着，将任务放到浏览器最早可得的空闲时段执行，所以那些计算量大、耗时长的任务，常常会被放到几个小部分，分别放到setTimeout(f, 0)里面执行。

  1. var div = document.getElementsByTagName('div')[0];
  3. // 写法一
  4. for (var i = 0xA00000; i < 0xFFFFFF; i++) {
  5.   div.style.backgroundColor = '#' + i.toString(16);
  6. }
  8. // 写法二
  9. var timer;
  10. var i=0x100000;
  12. function func() {
  13.   timer = setTimeout(func, 0);
  14.   div.style.backgroundColor = '#' + i.toString(16);
  15.   if (i++ == 0xFFFFFF) clearTimeout(timer);
  16. }
  18. timer = setTimeout(func, 0);

上面代码有两种写法，都是改变一个网页元素的背景色。写法一会造成浏览器“堵塞”，因为 JavaScript 执行速度远高于 DOM，会造成大量 DOM 操作“堆积”，而写法二就不会，这就是setTimeout(f, 0)的好处。

另一个使用这种技巧的例子是代码高亮的处理。如果代码块很大，一次性处理，可能会对性能造成很大的压力，那么将其分成一个个小块，一次处理一块，比如写成setTimeout(highlightNext, 50)的样子，性能压力就会减轻。


本文转载自 GitHub 开源项目 wangdoc / javascript-tutorial ，用于个人学习，无任何商业用途，该开源项目由阮一峰发起，在此感谢阮一峰老师的无私奉献。如本文有任何变更或修改，也会积极提交到开源项目做贡献。

（完）