从setTimeout-setInterval看JS线程

最近项目中遇到了一个场景，其实很常见，就是定时获取接口刷新数据。那么问题来了，假设我设置的定时时间为1s，而数据接口返回大于1s，应该用同步阻塞仍是异步？咱们先整理下js中定时器的相关知识，再来看这个问题。

初识setTimeout 与 setInterval

先来简单认识，后面咱们试试用setTimeout 实现 setInterval 的功能

• setTimeout 延迟一段时间执行一次 (Only one)

setTimeout(function, milliseconds, param1, param2, ...)
clearTimeout() // 阻止定时器运行

e.g.
setTimeout(function(){ alert("Hello"); }, 3000); // 3s后弹出

• setInterval 每隔一段时间执行一次 (Many times)

setInterval(function, milliseconds, param1, param2, ...)

e.g.
setInterval(function(){ alert("Hello"); }, 3000); // 每隔3s弹出

setTimeout和setInterval的延时最小间隔是4ms（W3C在HTML标准中规定）；在JavaScript中没有任何代码是马上执行的，但一旦进程空闲就尽快执行。这意味着不管是setTimeout仍是setInterval，所设置的时间都只是n毫秒被添加到队列中，而不是过n毫秒后当即执行。

进程与线程，傻傻分不清楚

为了讲清楚这两个抽象的概念，咱们借用阮大大借用的比喻，先来模拟一个场景:

• 这里有一个大型工厂
• 工厂里有若干车间，每次只能有一个车间在做业
• 每一个车间里有若干房间，有若干工人在流水线做业

那么：

• 一个工厂对应的就是计算机的一个CPU，平时讲的多核就表明多个工厂
• 每一个工厂里的车间，就是进程，意味着同一时刻一个CPU只运行一个进程，其他进程在怠工
• 这个运行的车间（进程）里的工人，就是线程，能够有多个工人（线程）协同完成一个任务
• 车间（进程）里的房间，表明内存。

再深刻点：

• 车间（进程）里工人能够随意在多个房间（内存）之间走动，意味着一个进程里，多个线程能够共享内存
• 部分房间（内存）有限，只容许一个工人（线程）使用，此时其余工人（线程）要等待
• 房间里有工人进去后上锁，其余工人须要等房间（内存）里的工人（线程）开锁出来后，才能才进去，这就是互斥锁（Mutual exclusion，缩写 Mutex）
• 有些房间只能容纳部分的人，意味着部份内存只能给有限的线程

再再深刻:

• 若是同时有多个车间做业，就是多进程
• 若是一个车间里有多个工人协同做业，就是多线程
• 固然不一样车间之间的工人也能够有相互协做，就须要协调机制

JavaScript 单线程

总所周知，JavaScript 这门语言的核心特征，就是单线程（是指在JS引擎中负责解释和执行JavaScript代码的线程只有一个）。这和 JavaScript 最初设计是做为一门 GUI 编程语言有关，最初用于浏览器端，单一线程控制 GUI 是很广泛的作法。但这里特别要划个重点，虽然JavaScript是单线程，但浏览器是多线程的！！！例如Webkit或是Gecko引擎，可能有javascript引擎线程、界面渲染线程、浏览器事件触发线程、Http请求线程，读写文件的线程(例如在Node.js中)。ps：可能要总结一篇浏览器渲染的文章了。

HTML5提出Web Worker标准，容许JavaScript脚本建立多个线程，可是子线程彻底受主线程控制，且不得操做DOM。因此，这个新标准并无改变JavaScript单线程的本质。

同步与异步，傻傻分不清楚

以前阮大大写了一篇 《JavaScript 运行机制详解：再谈Event Loop》，而后被 朴灵评注了，特别是同步异步的理解上，两位大牛有很大的歧义。

• 同步(synchronous)：假如一个函数返回时，调用者就可以获得预期结果(即拿到了预期的返回值或者看到了预期的效果)，这就是同步函数。

e.g.
alert('立刻能看到我拉');
console.log('也能立刻看到我哦');

• 异步(asynchronous)：假如一个函数返回时，调用者不能获得预期结果，须要经过必定手段才能得到，这就是异步函数。

e.g.
setTimeout(function() {
    // 过一段时间才能执行我哦
}, 1000);

异步构成要素

一个异步过程一般是这样的：主线程发起一个异步请求，相应的工做线程（好比浏览器的其余线程）接收请求并告知主线程已收到(异步函数返回)；主线程能够继续执行后面的代码，同时工做线程执行异步任务；工做线程完成工做后，通知主线程；主线程收到通知后，执行必定的动做(调用回调函数)。

• 发起（注册）函数 -- 发起异步过程
• 回调函数 -- 处理结果

e.g.
setTimeout(fn, 1000);
// setTimeout就是异步过程的发起函数，fn是回调函数

通讯机制

异步过程的通讯机制：工做线程将消息放到消息队列，主线程经过事件循环过程去取消息。

消息队列 Message Queue

一个先进先出的队列，存放各种消息。

事件循环 Event Loop

主线程（js线程）只会作一件事，就是从消息队列里面取消息、执行消息，再取消息、再执行。消息队列为空时，就会等待直到消息队列变成非空。只有当前的消息执行结束，才会去取下一个消息。这种机制就叫作事件循环机制 Event Loop，取一个消息并执行的过程叫作一次循环。

工做线程是生产者，主线程是消费者。工做线程执行异步任务，执行完成后把对应的回调函数封装成一条消息放到消息队列中；主线程不断地从消息队列中取消息并执行，当消息队列空时主线程阻塞，直到消息队列再次非空。

setTimeout(function, 0) 发生了什么

其实到这儿，应该能很好解释setTimeout(function, 0) 这个经常使用的“奇技淫巧”了。很简单，就是为了将function里的任务异步执行，0不表明当即执行，而是将任务推到消息队列的最后，再由主线程的事件循环去调用它执行。

HTML5 中规定setTimeout 的最小时间不是0ms，而是4ms。

setInterval 缺点

再次强调，定时器指定的时间间隔，表示的是什么时候将定时器的代码添加到 消息队列，而 不是什么时候执行代码。因此真正什么时候执行代码的时间是不能保证的，取决于什么时候被主线程的事件循环取到，并执行。

setInterval(function, N)

那么显而易见，上面这段代码意味着，每隔N秒把function事件推到消息队列中，何时执行？母鸡啊！

上图可见，setInterval每隔100ms往队列中添加一个事件；100ms后，添加T1定时器代码至队列中，主线程中还有任务在执行，因此等待，some event执行结束后执行T1定时器代码；又过了100ms，T2定时器被添加到队列中，主线程还在执行T1代码，因此等待；又过了100ms，理论上又要往队列里推一个定时器代码，但因为此时T2还在队列中，因此T3不会被添加，结果就是此时被跳过；这里咱们能够看到，T1定时器执行结束后立刻执行了T2代码，因此并无达到定时器的效果。

综上所述，setInterval有两个缺点：

• 使用setInterval时，某些间隔会被跳过；
• 可能多个定时器会连续执行；

链式setTimeout

setTimeout(function () {
    // 任务
    setTimeout(arguments.callee, interval);
}, interval)

警告：在严格模式下，第5版 ECMAScript (ES5) 禁止使用 arguments.callee()。当一个函数必须调用自身的时候, 避免使用 arguments.callee(), 经过要么给函数表达式一个名字,要么使用一个函数声明.

上述函数每次执行的时候都会建立一个新的定时器，第二个setTimeout使用了arguments.callee()获取当前函数的引用，而且为其设置另外一个定时器。好处：

• 在前一个定时器执行完前，不会向队列插入新的定时器（解决缺点一）
• 保证定时器间隔（解决缺点二）

So...

回顾最开始的业务场景的问题，用同步阻塞仍是异步，答案已经出来了...

PS：其实还有macrotask与microtask等知识点没有提到，总结了那么多，其实JavaScript深刻下去还有不少，任重而道远呀。

---

参考:

进程与线程的一个简单解释 -- 阮大大

【译】JavaScript 如何工做的: 事件循环和异步编程的崛起 + 5 个关于如何使用 async/await 编写更好的技巧

已同步至我的博客- 软硬皆施
Github 欢迎star :)