JavaScript 定時(shí)器

JavaScript提供定時(shí)執(zhí)行代碼的功能，叫做定時(shí)器（timer），主要由setTimeout()和setInterval()這兩個(gè)函數(shù)來完成。

setTimeout()

setTimeout函數(shù)用來指定某個(gè)函數(shù)或某段代碼，在多少毫秒之后執(zhí)行。它返回一個(gè)整數(shù)，表示定時(shí)器的編號(hào)，以后可以用來取消這個(gè)定時(shí)器。

var timerId = setTimeout(func|code, delay)

上面代碼中，setTimeout函數(shù)接受兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)func|code是將要推遲執(zhí)行的函數(shù)名或者一段代碼，第二個(gè)參數(shù)delay是推遲執(zhí)行的毫秒數(shù)。

console.log(1);
setTimeout('console.log(2)',1000);
console.log(3);

上面代碼的輸出結(jié)果就是1，3，2，因?yàn)閟etTimeout指定第二行語句推遲1000毫秒再執(zhí)行。

需要注意的是，推遲執(zhí)行的代碼必須以字符串的形式，放入setTimeout，因?yàn)橐鎯?nèi)部使用eval函數(shù)，將字符串轉(zhuǎn)為代碼。如果推遲執(zhí)行的是函數(shù)，則可以直接將函數(shù)名，放入setTimeout。一方面eval函數(shù)有安全顧慮，另一方面為了便于JavaScript引擎優(yōu)化代碼，setTimeout方法一般總是采用函數(shù)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);

除了前兩個(gè)參數(shù)，setTimeout還允許添加更多的參數(shù)。它們將被傳入推遲執(zhí)行的函數(shù)（回調(diào)函數(shù)）。

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

上面代碼中，setTimeout共有4個(gè)參數(shù)。最后那兩個(gè)參數(shù)，將在1000毫秒之后回調(diào)函數(shù)執(zhí)行時(shí)，作為回調(diào)函數(shù)的參數(shù)。

IE 9.0及以下版本，只允許setTimeout有兩個(gè)參數(shù)，不支持更多的參數(shù)。這時(shí)有三種解決方法。第一種是在一個(gè)匿名函數(shù)里面，讓回調(diào)函數(shù)帶參數(shù)運(yùn)行，再把匿名函數(shù)輸入setTimeout。

setTimeout(function() {
  myFunc("one", "two", "three");
}, 1000);

上面代碼中，myFunc是真正要推遲執(zhí)行的函數(shù)，有三個(gè)參數(shù)。如果直接放入setTimeout，低版本的IE不能帶參數(shù)，所以可以放在一個(gè)匿名函數(shù)。

第二種解決方法是使用bind方法，把多余的參數(shù)綁定在回調(diào)函數(shù)上面，生成一個(gè)新的函數(shù)輸入setTimeout。

setTimeout(function(arg1){}.bind(undefined, 10), 1000);

上面代碼中，bind方法第一個(gè)參數(shù)是undefined，表示將原函數(shù)的this綁定全局作用域，第二個(gè)參數(shù)是要傳入原函數(shù)的參數(shù)。它運(yùn)行后會(huì)返回一個(gè)新函數(shù)，該函數(shù)不帶參數(shù)。

第三種解決方法是自定義setTimeout，使用apply方法將參數(shù)輸入回調(diào)函數(shù)。

<!--[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(shù)問題，setTimeout還有一個(gè)需要注意的地方：如果被setTimeout推遲執(zhí)行的回調(diào)函數(shù)是某個(gè)對(duì)象的方法，那么該方法中的this關(guān)鍵字將指向全局環(huán)境，而不是定義時(shí)所在的那個(gè)對(duì)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(jīng)不是o，而是全局環(huán)境了。

再看一個(gè)不容易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)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(huì)顯示undefined，因?yàn)榈鹊絬ser.sayHi執(zhí)行時(shí)，它是在全局對(duì)象中執(zhí)行，所以this.login取不到值。

為了防止出現(xiàn)這個(gè)問題，一種解決方法是將user.sayHi放在函數(shù)中執(zhí)行。

setTimeout(function() {
  user.sayHi();
}, 1000);

上面代碼中，sayHi是在user作用域內(nèi)執(zhí)行，而不是在全局作用域內(nèi)執(zhí)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，setTimeout的最短時(shí)間間隔是4毫秒。為了節(jié)電，對(duì)于那些不處于當(dāng)前窗口的頁面，瀏覽器會(huì)將時(shí)間間隔擴(kuò)大到1000毫秒。另外，如果筆記本電腦處于電池供電狀態(tài)，Chrome和IE 9以上的版本，會(huì)將時(shí)間間隔切換到系統(tǒng)定時(shí)器，大約是15.6毫秒。

setInterval()

setInterval函數(shù)的用法與setTimeout完全一致，區(qū)別僅僅在于setInterval指定某個(gè)任務(wù)每隔一段時(shí)間就執(zhí)行一次，也就是無限次的定時(shí)執(zhí)行。

<input type="button" onclick="clearInterval(timer)" value="stop">

<script>
  var i = 1
  var timer = setInterval(function() {
    console.log(2);
  }, 1000);
</script>

上面代碼表示每隔1000毫秒就輸出一個(gè)2，直到用戶點(diǎn)擊了停止按鈕。

與setTimeout一樣，除了前兩個(gè)參數(shù)，setInterval 方法還可以接受更多的參數(shù)，它們會(huì)傳入回調(diào)函數(shù)，下面是一個(gè)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(wǎng)頁不在瀏覽器的當(dāng)前窗口（或tab），許多瀏覽器限制setInteral指定的反復(fù)運(yùn)行的任務(wù)最多每秒執(zhí)行一次。

setInterval指定的是“開始執(zhí)行”之間的間隔，并不考慮每次任務(wù)執(zhí)行本身所消耗的事件。因此實(shí)際上，兩次執(zhí)行之間的間隔會(huì)小于指定的時(shí)間。比如，setInterval指定每100ms執(zhí)行一次，每次執(zhí)行需要5ms，那么第一次執(zhí)行結(jié)束后95毫秒，第二次執(zhí)行就會(huì)開始。如果某次執(zhí)行耗時(shí)特別長，比如需要105毫秒，那么它結(jié)束后，下一次執(zhí)行就會(huì)立即開始。

var i = 1;
var timer = setInterval(function() {
  alert(i++);
}, 2000);

上面代碼每隔2000毫秒，就跳出一個(gè)alert對(duì)話框。如果用戶一直不點(diǎn)擊“確定”，整個(gè)瀏覽器就處于“堵塞”狀態(tài)，后面的執(zhí)行就一直無法觸發(fā)，將會(huì)累積起來。舉例來說，第一次跳出alert對(duì)話框后，用戶過了6000毫秒才點(diǎn)擊“確定”，那么第二次、第三次、第四次執(zhí)行將累積起來，它們之間不會(huì)再有等待間隔。

為了確保兩次執(zhí)行之間有固定的間隔，可以不用setInterval，而是每次執(zhí)行結(jié)束后，使用setTimeout指定下一次執(zhí)行的具體時(shí)間。上面代碼用setTimeout，可以改寫如下。

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

上面代碼可以確保兩次執(zhí)行的間隔是2000毫秒。

根據(jù)這種思路，可以自己部署一個(gè)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)間隔時(shí)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(gè)interval函數(shù)，用循環(huán)調(diào)用setTimeout模擬了setInterval。

HTML 5標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，setInterval的最短間隔時(shí)間是10毫秒，也就是說，小于10毫秒的時(shí)間間隔會(huì)被調(diào)整到10毫秒。

clearTimeout()，clearInterval()

setTimeout和setInterval函數(shù)，都返回一個(gè)表示計(jì)數(shù)器編號(hào)的整數(shù)值，將該整數(shù)傳入clearTimeout和clearInterval函數(shù)，就可以取消對(duì)應(yīng)的定時(shí)器。

var id1 = setTimeout(f,1000);
var id2 = setInterval(f,1000);

clearTimeout(id1);
clearInterval(id2);

setTimeout和setInterval返回的整數(shù)值是連續(xù)的，也就是說，第二個(gè)setTimeout方法返回的整數(shù)值，將比第一個(gè)的整數(shù)值大1。利用這一點(diǎn)，可以寫一個(gè)函數(shù)，取消當(dāng)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(yùn)行上面代碼后，實(shí)際上再設(shè)置任何setTimeout都無效了。

下面是一個(gè)clearTimeout實(shí)際應(yīng)用的例子。有些網(wǎng)站會(huì)實(shí)時(shí)將用戶在文本框的輸入，通過Ajax方法傳回服務(wù)器，jQuery的寫法如下。

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

這樣寫有一個(gè)很大的缺點(diǎn)，就是如果用戶連續(xù)擊鍵，就會(huì)連續(xù)觸發(fā)keydown事件，造成大量的Ajax通信。這是不必要的，而且很可能會(huì)發(fā)生性能問題。正確的做法應(yīng)該是，設(shè)置一個(gè)門檻值，表示兩次Ajax通信的最小間隔時(shí)間。如果在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，發(fā)生新的keydown事件，則不觸發(fā)Ajax通信，并且重新開始計(jì)時(shí)。如果過了指定時(shí)間，沒有發(fā)生新的keydown事件，將進(jìn)行Ajax通信將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

這種做法叫做debounce（防抖動(dòng)）方法，用來返回一個(gè)新函數(shù)。只有當(dāng)兩次觸發(fā)之間的時(shí)間間隔大于事先設(shè)定的值，這個(gè)新函數(shù)才會(huì)運(yùn)行實(shí)際的任務(wù)。假定兩次Ajax通信的間隔不小于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(shí)現(xiàn)debounce方法。

function debounce(fn, delay){
    var timer = null; // 聲明計(jì)時(shí)器
    return function(){
        var context = this, args = arguments;
        clearTimeout(timer);
        timer = setTimeout(function(){
            fn.apply(context, args);
        }, delay);
    };
}

現(xiàn)實(shí)中，最好不要設(shè)置太多的setTimeout和setInterval，它們耗費(fèi)CPU。比較理想的做法是，將要推遲執(zhí)行的代碼都放在一個(gè)函數(shù)里，然后只對(duì)這個(gè)函數(shù)使用setTimeout或setInterval。

運(yùn)行機(jī)制

setTimeout和setInterval的運(yùn)行機(jī)制是，將指定的代碼移出本次執(zhí)行，等到下一輪Event Loop時(shí)，再檢查是否到了指定時(shí)間。如果到了，就執(zhí)行對(duì)應(yīng)的代碼；如果不到，就等到再下一輪Event Loop時(shí)重新判斷。這意味著，setTimeout指定的代碼，必須等到本次執(zhí)行的所有代碼都執(zhí)行完，才會(huì)執(zhí)行。

每一輪Event Loop時(shí)，都會(huì)將“任務(wù)隊(duì)列”中需要執(zhí)行的任務(wù)，一次執(zhí)行完。setTimeout和setInterval都是把任務(wù)添加到“任務(wù)隊(duì)列”的尾部。因此，它們實(shí)際上要等到當(dāng)前腳本的所有同步任務(wù)執(zhí)行完，然后再等到本次Event Loop的“任務(wù)隊(duì)列”的所有任務(wù)執(zhí)行完，才會(huì)開始執(zhí)行。由于前面的任務(wù)到底需要多少時(shí)間執(zhí)行完，是不確定的，所以沒有辦法保證，setTimeout和setInterval指定的任務(wù)，一定會(huì)按照預(yù)定時(shí)間執(zhí)行。

setTimeout(someTask,100);
veryLongTask();

上面代碼的setTimeout，指定100毫秒以后運(yùn)行一個(gè)任務(wù)。但是，如果后面立即運(yùn)行的任務(wù)（當(dāng)前腳本的同步任務(wù)））非常耗時(shí)，過了100毫秒還無法結(jié)束，那么被推遲運(yùn)行的someTask就只有等著，等到前面的veryLongTask運(yùn)行結(jié)束，才輪到它執(zhí)行。

這一點(diǎn)對(duì)于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(gè)2。但是，第二行語句需要3000毫秒才能完成，請(qǐng)問會(huì)發(fā)生什么結(jié)果？

結(jié)果就是等到第二行語句運(yùn)行完成以后，立刻連續(xù)輸出三個(gè)2，然后開始每隔1000毫秒，輸出一個(gè)2。也就是說，setIntervel具有累積效應(yīng)，如果某個(gè)操作特別耗時(shí)，超過了setInterval的時(shí)間間隔，排在后面的操作會(huì)被累積起來，然后在很短的時(shí)間內(nèi)連續(xù)觸發(fā)，這可能或造成性能問題（比如集中發(fā)出Ajax請(qǐng)求）。

為了進(jìn)一步理解JavaScript的單線程模型，請(qǐng)看下面這段偽代碼。

function init(){
  { 耗時(shí)5ms的某個(gè)操作 } 
  觸發(fā)mouseClickEvent事件
  { 耗時(shí)5ms的某個(gè)操作 }
  setInterval(timerTask,10);
  { 耗時(shí)5ms的某個(gè)操作 }
}

function handleMouseClick(){
   耗時(shí)8ms的某個(gè)操作 
}

function timerTask(){
   耗時(shí)2ms的某個(gè)操作 
}

請(qǐng)問調(diào)用init函數(shù)后，這段代碼的運(yùn)行順序是怎樣的？

• 0-15ms：運(yùn)行init函數(shù)。

• 15-23ms：運(yùn)行handleMouseClick函數(shù)。請(qǐng)注意，這個(gè)函數(shù)是在5ms時(shí)觸發(fā)的，應(yīng)該在那個(gè)時(shí)候就立即運(yùn)行，但是由于單線程的關(guān)系，必須等到init函數(shù)完成之后再運(yùn)行。

• 23-25ms：運(yùn)行timerTask函數(shù)。這個(gè)函數(shù)是在10ms時(shí)觸發(fā)的，規(guī)定每10ms運(yùn)行一次，即在20ms、30ms、40ms等時(shí)候運(yùn)行。由于20ms時(shí)，JavaScript線程還有任務(wù)在運(yùn)行，因此必須延遲到前面任務(wù)完成時(shí)再運(yùn)行。

• 30-32ms：運(yùn)行timerTask函數(shù)。

• 40-42ms：運(yùn)行timerTask函數(shù)。

setTimeout(f,0)

含義

setTimeout的作用是將代碼推遲到指定時(shí)間執(zhí)行，如果指定時(shí)間為0，即setTimeout(f,0)，那么會(huì)立刻執(zhí)行嗎？

答案是不會(huì)。因?yàn)樯弦欢握f過，必須要等到當(dāng)前腳本的同步任務(wù)和“任務(wù)隊(duì)列”中已有的事件，全部處理完以后，才會(huì)執(zhí)行setTimeout指定的任務(wù)。也就是說，setTimeout的真正作用是，在“任務(wù)隊(duì)列”的現(xiàn)有事件的后面再添加一個(gè)事件，規(guī)定在指定時(shí)間執(zhí)行某段代碼。setTimeout添加的事件，會(huì)在下一次Event Loop執(zhí)行。

setTimeout(f,0)將第二個(gè)參數(shù)設(shè)為0，作用是讓f在現(xiàn)有的任務(wù)（腳本的同步任務(wù)和“任務(wù)隊(duì)列”中已有的事件）一結(jié)束就立刻執(zhí)行。也就是說，setTimeout(f,0)的作用是，盡可能早地執(zhí)行指定的任務(wù)。

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(wù)，最早也要到下一次Event Loop才會(huì)執(zhí)行。請(qǐng)看下面的例子。

setTimeout(function() {
  console.log("Timeout");
}, 0);

function a(x) { 
    console.log("a() 開始運(yùn)行");
    b(x);
    console.log("a() 結(jié)束運(yùn)行");
}

function b(y) { 
    console.log("b() 開始運(yùn)行");
    console.log("傳入的值為" + y);
    console.log("b() 結(jié)束運(yùn)行");
}

console.log("當(dāng)前任務(wù)開始");
a(42);
console.log("當(dāng)前任務(wù)結(jié)束");

// 當(dāng)前任務(wù)開始
// a() 開始運(yùn)行
// b() 開始運(yùn)行
// 傳入的值為42
// b() 結(jié)束運(yùn)行
// a() 結(jié)束運(yùn)行
// 當(dāng)前任務(wù)結(jié)束
// Timeout

上面代碼說明，setTimeout(f,0)必須要等到當(dāng)前腳本的所有同步任務(wù)結(jié)束后才會(huì)執(zhí)行。

0毫秒實(shí)際上達(dá)不到的。根據(jù)HTML 5標(biāo)準(zhǔn)，setTimeOut推遲執(zhí)行的時(shí)間，最少是4毫秒。如果小于這個(gè)值，會(huì)被自動(dòng)增加到4。這是為了防止多個(gè)setTimeout(f,0)語句連續(xù)執(zhí)行，造成性能問題。

另一方面，瀏覽器內(nèi)部使用32位帶符號(hào)的整數(shù)，來儲(chǔ)存推遲執(zhí)行的時(shí)間。這意味著setTimeout最多只能推遲執(zhí)行2147483647毫秒（24.8天），超過這個(gè)時(shí)間會(huì)發(fā)生溢出，導(dǎo)致回調(diào)函數(shù)將在當(dāng)前任務(wù)隊(duì)列結(jié)束后立即執(zhí)行，即等同于setTimeout(f,0)的效果。

應(yīng)用

setTimeout(f,0)有幾個(gè)非常重要的用途。它的一大應(yīng)用是，可以調(diào)整事件的發(fā)生順序。比如，網(wǎng)頁開發(fā)中，某個(gè)事件先發(fā)生在子元素，然后冒泡到父元素，即子元素的事件回調(diào)函數(shù)，會(huì)早于父元素的事件回調(diào)函數(shù)觸發(fā)。如果，我們先讓父元素的事件回調(diào)函數(shù)先發(fā)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(diǎn)擊按鈕后，先觸發(fā)回調(diào)函數(shù)A，然后觸發(fā)函數(shù)C。在函數(shù)A中，setTimeout將函數(shù)B推遲到下一輪Loop執(zhí)行，這樣就起到了，先觸發(fā)父元素的回調(diào)函數(shù)C的目的了。

用戶自定義的回調(diào)函數(shù)，通常在瀏覽器的默認(rèn)動(dòng)作之前觸發(fā)。比如，用戶在輸入框輸入文本，keypress事件會(huì)在瀏覽器接收文本之前觸發(fā)。因此，下面的回調(diào)函數(shù)是達(dá)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(zhuǎn)為大寫。但是實(shí)際上，它只能將上一個(gè)字符轉(zhuǎn)為大寫，因?yàn)闉g覽器此時(shí)還沒接收到文本，所以this.value取不到最新輸入的那個(gè)字符。只有用setTimeout改寫，上面的代碼才能發(fā)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(fā)。

由于setTimeout(f,0)實(shí)際上意味著，將任務(wù)放到瀏覽器最早可得的空閑時(shí)段執(zhí)行，所以那些計(jì)算量大、耗時(shí)長的任務(wù)，常常會(huì)被放到幾個(gè)小部分，分別放到setTimeout(f,0)里面執(zhí)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(gè)網(wǎng)頁元素的背景色。寫法一會(huì)造成瀏覽器“堵塞”，而寫法二就能就不會(huì)，這就是setTimeout(f,0)的好處。

另一個(gè)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(huì)分成一個(gè)個(gè)小塊，寫成諸如setTimeout(highlightNext, 50)的樣子，進(jìn)行分塊處理。

參考鏈接

• Ilya Kantor, Understanding timers: setTimeout and setInterval
• Ilya Kantor, Events and timing in-depth
• MDN, WindowTimers.setTimeout()
• Artem Tyurin, Being evil with setTimeout