setTimeout和setInterval的基本用法我们一带而过:

  1. 指定延迟后调用函数,
  2. 以指定周期调用函数

让我们想象一个意外情况,比如说下面的setInterval

    setInterval(function () {
        func(i++);
    }, 100)

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:

1

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

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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。

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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:

var i = 1
  var timer = setTimeout(function() { 
    alert(i++) 
    timer = setTimeout(arguments.callee, 2000)
  }, 2000)

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

setTimeout(function repeatMe() {     
  /* Some long block of code... */   
  setTimeout(repeatMe, 10);          
}, 10);

setInterval(function() {             
  /* Some long block of code... */   
}, 10);

setTimeout除了做定时器外还能干什么用?

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

(function () {
    setTimeout(function () {
        alert(2);
    }, 0);

    alert(1);
})()

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。

聊聊setTimeout和线程的一些关系

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:

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);

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

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)

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:

function run() {
  var div = document.getElementsByTagName('div')[0]
  for(var i=0xA00000;i < 0xFFFFFF;i++) {
    div.style.backgroundColor = '#'+i.toString(16)
  }
}

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

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)

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

var inc = parseFloat( (MAX - width) / duration ) * 4;

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:

//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();

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:

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.timers[i]() === false) {
            timers.timers.splice(i,1);
            i--;
          }
        }
        timers.timerID = setTimeout(runNext, 0);
      }
    })();
  },
  stop: function() {                                  
    clearTimeout(this.timerID);
    this.timerID = 0;
  }
};

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:

// /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 );
    }
};

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

每一次处理不依赖上一次的处理结果; 没有执行的先后顺序之分; 3.(呃,忘了)。 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:

function chunk(array, process, context) {
     setTimeout(function() {
     var item = array.shift();
     process.call(context, item);
    if (array.length > 0) {
          setTimeout(arguments.callee, 100);
    }), 100);
}

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:

(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);
    }
})()