关于JavaScript定时机制的总结

要理解JavaScript的定时机制，就要知道JavaScript的运行机制。

首先声明，JavaScript是单线程运行（JavaScript引擎线程）事件驱动。

一、浏览器中有多个线程

一款浏览器中包含的最基本的线程：

1、JavaScript引擎线程。

2、定时器线程，setInterval和setTimeout会触发这个线程。

3、浏览器事件触发线程，这个线程会触发onclick、onmousemove和其它浏览器事件。

4、界面渲染线程，负责渲染浏览器界面HTML元素。注意：在JavaScript引擎运行脚本期间，界面渲染线程都是处于挂起状态的。也就是说当使用JavaScript对界面中的节点进行操作时，并不会立即体现出来，要等到JavaScript引擎线程空闲时，才会体现出来。（这个最后说）

5、HTTP请求线程（Ajax请求也在其中）。

以上这些线程在浏览器内核的控制下，相互配合，完成工作（具体我也不知道）。

二、任务队列

我们知道JavaScript是单线程的，所有JavaScript代码都在JavaScript引擎线程中运行。阮一峰老师的文章中叫这个线程为主线程，是一个执行栈。（以下内容也主要是根据阮一峰老师的文章理解总结。）

这些JavaScript代码我们可以把他们看成一个个的任务，这些任务有同步任务和异步任务之分。同步任务（比如变量赋值语句，alert语句，函数声明语句等等）直接在主线程上按顺序执行，异步任务（比如浏览器事件触发线程触发的各种各样的事件，使用Ajax返回的服务器响应等）按照时间先后顺序在任务队列（也可以叫做事件队列、消息队列）中排队，等待被执行。只要主线程上的任务执行完了，就会去检查任务队列，看有没有排队等待的任务，有就让排队的任务进入主线程执行。

比如下面的例子：

 <!DOCTYPE html>

 <html>

 <head>

 <meta charset="utf-8">

 <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">

 <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">

 <title>定时机制</title>

 <style type="text/css">

 body{

    margin: 0;

    padding: 0;

    position: relative;

    height: 600px;

 }

 #test{

    height: 30px;

    width: 30px;

    position: absolute;

    left: 0;

    top: 100px;

    background-color: pink;

 }

 </style>

 </head>

 <body>

    <div id="test">

    </div>

 <script>

    var pro = document.getElementById('test');

    pro.onclick = function() {

        alert('我没有立即被执行。');

    };

    function test() {

        a = new Date();

        var b=0;

       for(var i=0;i<3000000000;i++) {

          b++;

       }

       c = new Date();

       console.log(c-a);

    }

   test();

 </script>

 </body>

 </html>

在这个例子中test()函数执行完大概要8~9秒，所以当我们打开这个页面，在8秒之前点击粉色方块，不会立即弹出提示框，而要等到8秒之后才弹出，而且8秒之前点击几次粉色框，8秒之后就弹出几次。

我们打开这个页面时，主线程先声明函数test，再声明变量pro，然后把p节点赋值给pro，然后给p节点添加click事件，并指定回调函数（挂起），然后调用test函数，执行其中的代码。在test函数中的代码执行期间，我们点击了p节点，浏览器事件触发线程检测到这个事件，就把这个事件放在了任务队列中，以便主线程上的任务（这里是test函数）执行完后，检查任务队列时发现这个事件并执行相应的回调函数。如果我们多次点击，这些多次触发的事件就按触发时间的先后在任务队列中排队（可以再给另外一个元素添加点击事件，交替点击不同的元素来验证）。

下面是阮老师总结的任务的运行机制：

异步执行的运行机制如下。（同步执行也是如此，因为它可以被视为没有异步任务的异步执行。）

1、所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈（execution context stack）。

2、主线程之外，还存在一个"任务队列"（task queue）。只要异步任务有了运行结果，就在"任务队列"之中放置一个事件。

3、一旦"执行栈"中的所有同步任务执行完毕，系统就会读取"任务队列"，看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务，于是结束等待状态，进入执行栈，开始执行。

4、主线程不断重复上面的第三步。

三、事件和回调函数

我们在给DOM元素指定事件时，都会指定一个回调函数，以便事件真的发生时执行相应的代码。

主线程中事件的回调函数会被挂起，如果任务队列中有正在排队的相应的事件，当主线程检测到时就会执行相应的回调函数。我们也可以说主线程执行异步任务，就是在执行相应的回调函数。

四、事件循环

主线程检查任务队列中事件的过程是循环不断的，因此我们可以画一个事件循环的图：

上图中主线程产生堆和执行栈，栈中的任务执行完毕后，主线程检查任务队列中由其他线程传入的发生过的事件，检测到排在最前面的事件，就从挂起的回调函数中找出与该事件对应的回调函数，然后在执行栈中执行，这个过程一直重复。

五、定时器

结合以上知识，下面探讨JavaScript中的定时器：setTimeout()和setInterval()。

setTimeout(func, t)是超时调用，间隔一段时间后调用函数。这个过程在事件循环中的过程如下（我的理解）：

主线程执行完setTimeout(func, t);语句后，把回调函数func挂起，同时定时器线程开始计时，当计时等于t时，相当于发生了一个事件，这个事件传入任务队列（结束计时，只计时一次），当主线程中的任务执行完后，主线程检查任务队列发现了这个事件，就执行挂起的回调函数func。我们指定的时间间隔t只是参考值，真正的时间间隔取决于执行完setTimeout(func, t);语句后的代码所花费的时间，而且是只大不小。（即使我们把t设为0，也要经历这个过程）。

setInterval(func, t)是间歇调用，每隔一段时间后调用函数。这个过程在事件循环中的过程与上面的类似，但又有所不同。

setTimeout()是经过时间t后定时器线程在任务队列中添加一个事件（注意是一个），而setInterval()是每经过时间t（一直在计时，除非清除间歇调用）后定时器线程在任务队列中添加一个事件，而不管之前添加的事件有没有被主线程检测到并执行。（实际上浏览器是比较智能的，浏览器在处理setInterval的时候，如果发现已任务队列中已经有排队的同一ID的setInterval的间歇调用事件，就直接把新来的事件 Kill 掉。也就是说任务队列中一次只能存在一个来自同一ID的间歇调用的事件。）

举个例子，假如执行完setInterval(func, t);后的代码要花费2t的时间，当2t时间过后，主线程从任务队列中检测到定时器线程传入的第一个间歇调用事件，func开始执行。当第一次的func执行完毕后，第二次的间歇调用事件早已传入任务队列，主线程马上检测到第二次的间歇调用事件，func函数又立即执行。这种情况下func函数的两次执行是连续发生的，中间没有时间间隔。

下面是个例子：

    function test() {

        a = new Date();

        var b=0;

       for(var i=0;i<3000000000;i++) {

          b++;

       }

       c = new Date();

       console.log(c-a);

   }

    function test2() {

      var d = new Date().valueOf();

      //var e = d-a;

      console.log('我被调用的时刻是：'+d+'ms');

      //alert(1);

    }

    setInterval(test2,3000);

   test();

结果：

为什么8.6秒过后没有输出两个一样的时刻，原因在上面的内容中可以找到。

执行例子中的for循环花费了8601ms，在执行for循环的过程中队列中只有一个间歇调用事件在排队（原因如上所述），当8601ms过后，第一个间歇调用事件进入主线程，对于这个例子来说此时任务队列空了，可以再次传入间歇调用事件了，所以1477462632228ms这个时刻第二次间歇调用事件（实际上应该是第三次）传入任务队列，由于主线程的执行栈已经空了，所以主线程立即把对应的回调函数拿来执行，第二次调用与第一次调用之间仅仅间隔了320ms（其实8601+320=8920，差不多就等于9秒了）。我们看到第三次调用已经恢复正常了，因为此时主线程中已经没有其他代码了，只有一个任务，就是隔一段时间执行一次间歇调用的回调函数。

用setTimeout()实现间歇调用的例子：

    function test() {

        a = new Date();

        var b=0;

       for(var i=0;i<3000000000;i++) {

          b++;

       }

       c = new Date();

       console.log(c-a);

    }

    function test2(){

       var d = new Date().valueOf();

       console.log('我被调用的时刻是：'+d+'ms');

       setTimeout(test2,3000);

    }

    setTimeout(test2,3000);

   test();

结果：

每两次调用的时间间隔基本上是相同。想想为什么？

再看一个例子：

<!DOCTYPE html>

<html>

<head>

<meta charset="utf-8">

<meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">

<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">

<title>Flex布局练习</title>

<style type="text/css">

body{

   margin: 0;

   padding: 0;

   position: relative;

   height: 600px;

}

#test{

   height: 30px;

   width: 30px;

   position: absolute;

   left: 0;

   top: 100px;

   background-color: pink;

}

</style>

</head>

<body>

   <div id="test">

   </div>

<script>

  var p = document.createElement('p');

  p.style.width = '50px';

  p.style.height = '50px';

  p.style.border = '1px solid black';

  document.body.appendChild(p);

  alert('ok');

</script>

</body>

</html>

这个例子的结果是提示框先弹出，然后黑色边框的p元素才出现在页面中。原因很简单，就一句话：

在JavaScript引擎运行脚本期间，界面渲染线程都是处于挂起状态的。也就是说当使用JavaScript对界面中的节点进行操作时，并不会立即体现出来，要等到JavaScript引擎线程空闲时，才会体现出来。

以上就是我对JavaScript定时机制的理解及总结，如有错误，希望看到的大神指正。

参考文献：

1、JavaScript 运行机制详解：再谈Event Loop http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/10/event-loop.html

2、一家之言：说说 JavaScript 计时器的工作原理 http://www.daqianduan.com/1112.html

3、JavaScript可否多线程? 深入理解JavaScript定时机制 http://www.phpv.net/html/1700.html