从setTimeout理解JS运行机制

序

setTimeout()函数：用来指定某个函数或某段代码在多少毫秒以后执行。它返回一个整数，表示定时器timer的编号，能够用来取消该定时器。

例子

console.log(1);
setTimeout(function () {
    console.log(2);
}, 0);
console.log(3);
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问：最后的打印顺序是什么？（若是不了解js的运行机制就会答错）

正确答案：1 3 2

解析：不管setTimeout的执行时间是0仍是1000，结果都是先输出3后输出2，这就是面试官经常考查的js运行机制的问题，接下来咱们要引入一个概念，JavaScript 是单线程的。

JavaScript 单线程

JavasScript引擎是基于事件驱动和单线程执行的，JS引擎一直等待着任务队列中任务的到来，而后加以处理，浏览器不管何时都只有一个JS线程在运行程序，即主线程。

通俗的说：JS在同一时间内只能作一件事，这也常被称为 “阻塞式执行”。

任务队列

那么单线程的JavasScript是怎么实现“非阻塞执行”呢？

答：异步容易实现非阻塞，因此在JavaScript中对于耗时的操做或者时间不肯定的操做，使用异步就成了必然的选择。

诸如事件点击触发回调函数、ajax通讯、计时器这种异步处理是如何实现的呢？

答：任务队列

全部任务能够分红两种，一种是同步任务（synchronous），另外一种是异步任务（asynchronous）。

任务队列：一个先进先出的队列，它里面存放着各类事件和任务。

同步任务

同步任务：在主线程上排队执行的任务，只有前一个任务执行完毕，才能执行后一个任务。

• 输出 如：console.log()
• 变量的声明
• 同步函数：若是在函数返回的时候，调用者就可以拿到预期的返回值或者看到预期的效果，那么这个函数就是同步的。

异步任务

• setTimeout和setInterval
• DOM事件
• Promise
• process.nextTick
• fs.readFile
• http.get
• 异步函数：若是在函数返回的时候，调用者还不可以获得预期结果，而是须要在未来经过必定的手段获得，那么这个函数就是异步的。

除此以外，任务队列又分为macro-task（宏任务）与micro-task（微任务），在ES5标准中，它们被分别称为task与job。

宏任务

1. I/O
2. setTimeout
3. setInterval
4. setImmdiate
5. requestAnimationFrame

微任务

1. process.nextTick
2. Promise
3. Promise.then
4. MutationObserver

宏任务和微任务的执行顺序

一次事件循环中，先执行宏任务队列里的一个任务，再把微任务队列里的全部任务执行完毕，再去宏任务队列取下一个宏任务执行。

注：在当前的微任务没有执行完成时，是不会执行下一个宏任务的。

setTimeout运行机制

setTimeout 和 setInterval的运行机制是将指定的代码移出本次执行，等到下一轮 Event Loop 时，再检查是否到了指定时间。若是到了，就执行对应的代码；若是不到，就等到再下一轮 Event Loop 时从新判断。

这意味着，setTimeout指定的代码，必须等到本次执行的全部同步代码都执行完，才会执行。

优先关系：异步任务要挂起，先执行同步任务，同步任务执行完毕才会响应异步任务。

进阶题

console.log('A');
setTimeout(function () {
    console.log('B');
}, 0);
while (1) {}
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你们再猜一下这段程序输出的结果会是什么？

答：A

注：建议先注释掉while循环代码块的代码，执行后强制删除进程，否则会形成“假死”。

同步队列输出A以后，陷入while(true){}的死循环中，异步任务不会被执行。

相似的，有时addEventListener()方法监听点击事件click，用户点了某个按钮会卡死，就是由于当前JS正在处理同步队列，没法将click触发事件放入执行栈，不会执行，出现“假死”。

定时获取接口更新数据

for (var i = 0; i < 4; i++) {
    setTimeout(function () {
        console.log(i);
    }, 1000);
}
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输出结果为，隔1s后一块儿输出：4 4 4 4

for循环是一个同步任务，为何连续输出四个4？

答：由于有队列插入的时间，即便执行时间从1000改为0，仍是输出四个4。

那么这个问题是如何产生和解决的呢？请接着阅读

异步队列执行的时间

执行到异步任务的时候，会直接放到异步队列中吗？ 答案是不必定的。

由于浏览器有个定时器（timer）模块，定时器到了执行时间才会把异步任务放到异步队列。

for循环体执行的过程当中并无把setTimeout放到异步队列中，只是交给定时器模块了。4个循环体执行速度很是快（不到1毫秒）。定时器到了设置的时间才会把setTimeout语句放到异步队列中。

即便setTimeout设置的执行时间为0毫秒，也按4毫秒算。

这就解释了上题为何会连续输出四个4的缘由。

HTML5 标准规定了setTimeout()的第二个参数的最小值，即最短间隔，不得低于4毫秒。若是低于这个值，就会自动增长。在此以前，老版本的浏览器都将最短间隔设为10毫秒。

利用闭包实现 setTimeout 间歇调用

for (let i = 0; i < 4; i++) {
    (function (j) {
        setTimeout(function () {
            console.log(j);
        }, 1000 * i)
    })(i);
}
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执行后，会隔1s输出一个值，分别是：0 1 2 3

• 此方法巧妙利用IIFE声明即执行的函数表达式来解决闭包形成的问题。
• 将var改成let，使用了ES6语法。

这里也能够用setInterval()方法来实现间歇调用。

详见：setTimeout和setInterval的区别

利用JS中基本类型的参数传递是按值传递的特征实现

var output = function (i) {
    setTimeout(function () {
        console.log(i);

    }, 1000 * i)
}
for (let i = 0; i < 4; i++) {
    output(i);
}
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执行后，会隔1s输出一个值，分别是：0 1 2 3

实现原理：传过去的i值被复制了。

基于Promise的解决方案

const tasks = [];

const output = (i) => new Promise((resolve) => {
    setTimeout(() => {
        console.log(i);
        resolve();
    }, 1000 * i);

});

//生成所有的异步操做
for (var i = 0; i < 5; i++) {
    tasks.push(output(i));
}
//同步操做完成后，输出最后的i
Promise.all(tasks).then(() => {
    setTimeout(() => {
        console.log(i);
    }, 1000)
})
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执行后，会隔1s输出一个值，分别是：0 1 2 3 4 5

优势：提升了代码的可读性。

注意：若是没有处理Promise的reject，会致使错误被丢进黑洞。

使用ES7中的async await特性的解决方案（推荐）

const sleep = (timeountMS) => new Promise((resolve) => {
    setTimeout(resolve, timeountMS);
});

(async () => { //声明即执行的async
    for (var i = 0; i < 5; i++) {
        await sleep(1000);
        console.log(i);
    }

    await sleep(1000);
    console.log(i);

})();
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执行后，会隔1s输出一个值，分别是：0 1 2 3 4 5

事件循环 Event Loop

主线程从任务队列中读取事件，这个过程是循环不断的，因此整个的这种运行机制又称为Event Loop。

有时候 setTimeout明明写的延时3秒，实际却5，6秒才执行函数，这又是由于什么？

答：setTimeout 并不能保证执行的时间，是否及时执行取决于 JavaScript 线程是拥挤仍是空闲。

浏览器的JS引擎遇到setTimeout，拿走以后不会当即放入异步队列，同步任务执行以后，timer模块会到设置时间以后放到异步队列中。js引擎发现同步队列中没有要执行的东西了，即运行栈空了就从异步队列中读取，而后放到运行栈中执行。因此setTimeout可能会多了等待线程的时间。

这时setTimeout函数体就变成了运行栈中的执行任务，运行栈空了，再监听异步队列中有没有要执行的任务，若是有就继续执行，如此循环，就叫Event Loop。

总结

JavaScript经过事件循环和浏览器各线程协调共同实现异步。同步能够保证顺序一致，可是容易致使阻塞；异步能够解决阻塞问题，可是会改变顺序性。

知识点梳理：

• 理解JS的单线程的概念：一段时间内作一件事
• 理解任务队列：同步任务、异步任务
• 理解 Event Loop
• 理解哪些语句会放入异步任务队列
• 理解语句放入异步任务队列的时机

最后，但愿你们阅后有所收获。🤠