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Javascript引擎单线程机制及setTimeout执行原理说明

作者: IT小兵 | 2014年5月6日| 热度:℃ | 评论: |参与:

setTimeout用法在实际项目中还是会时常遇到。比如浏览器会聪明的等到一个函数堆栈结束后才改变DOM,如果再这个函数堆栈中把页面背景先从白色设为红色,再设回白色,那么浏览器会认为DOM没有发生任何改变而忽略这两句话,因此我们可以通过setTimeout把“设回白色”函数加入下一个堆栈,那么就可以确保背景颜色发生过改变了(虽然速度很快可能无法被察觉)。

  总之,setTimeout增加了Javascript函数调用的灵活性,为函数执行顺序的调度提供极大便利。

然后,我们从基础的层面来看看:理解JavaScript的定时器是如何工作的是非常重要的。

计时器的执行常常和我们的直观想象不同,那是因为JavaScript引擎是单线程的。我们先来认识一下下面三个函数是如何控制计时器的。

var id = setTimeout(fn, delay); - 初始化一个计时器,然后在指定的时间间隔后执行。该函数返回一个唯一的标志ID(Number类型),我们可以使用它来取消计时器。

var id = setInterval(fn, delay); - 和setTimeout有些类似,但它是连续调用一个函数(时间间隔是delay参数)直到它被取消。

clearInterval(id);, clearTimeout(id); - 使用计时器ID(setTimeout 和 setInterval的返回值)来取消计时器回调的发生


有一个基本的概念你得记住了:

时间延迟不能被保证。什么意思,就是说你这样写setTimeout(fn, 500)并不代表fn肯定在500毫秒之后马上就执行,延迟很可能会更长。因为 JavaScript 是单线程语言,所有的异步事件(包括计时器、鼠标事件或者一个 XMLHttpRequest 完成)仅仅当程序执行期间有缺口的时候才会执行,不是你规定了什么时候就什么时候执行,要知道程序员不是万能的,你写的东西最终还是要看浏览器脸色的。


用一个很好的图表加以说明:

 

JavaScript引擎用单线程运行也是有意义的,单线程不必理会线程同步这些复杂的问题,问题得到简化.

那么单线程的JavaScript引擎是怎么配合浏览器内核处理这些定时器和响应浏览器事件的呢?
下面结合浏览器内核处理方式简单说明.

浏览器内核实现允许多个线程异步执行,这些线程在内核制控下相互配合以保持同步.假如某一浏览器内核的实现至少有三个常驻线 程:javascript引擎线程,界面渲染线程,浏览器事件触发线程,除些以外,也有一些执行完就终止的线程,如Http请求线程,这些异步线程都会产 生不同的异步事件,下面通过一个图来阐明单线程的JavaScript引擎与另外那些线程是怎样互动通信的.虽然每个浏览器内核实现细节不同,但这其中的 调用原理都是大同小异.


由图可看出,浏览器中的JavaScript引擎是基于事件驱动的,这里的事件可看作是浏览器派给它的各种任务,这些任务可以源自 JavaScript引擎当前执行的代码块,如调用setTimeout添加一个任务,也可来自浏览器内核的其它线程,如界面元素鼠标点击事件,定时触发 器时间到达通知,异步请求状态变更通知等.从代码角度看来任务实体就是各种回调函数,JavaScript引擎一直等待着任务队列中任务的到来.由于单线 程关系,这些任务得进行排队,一个接着一个被引擎处理.



IE8及其之前的IE版本更新间隔为15.6毫秒。假设你设定的setTimeout延迟为16.7ms,那么它要更新两个15.6毫秒才会该触发延时。这也意味着无故延迟了 15.6 x 2 - 16.7 = 14.5毫秒。

           16.7ms
DELAY: |------------|

CLOCK: |----------|----------|
         15.6ms    15.6ms

所以即使你给setTimeout设定的延时为0ms,它也不会立即触发。目前Chrome与IE9+浏览器的更新频率都为4ms(如果你使用的是笔记本电脑,并且在使用电池而非电源的模式下,为了节省资源,浏览器会将更新频率切换至于系统时间相同,也就意味着更新频率更低)。

退一步说,假使timer resolution能够达到16.7ms,它还要面临一个异步队列的问题。因为异步的关系setTimeout中的回调函数并非立即执行,而是需要加入等待队列中。但问题是,如果在等待延迟触发的过程中,有新的同步脚本需要执行,那么同步脚本不会排在timer的回调之后,而是立即执行


让我们用一个例子来阐明setTimeout和setInterval之间的区别:

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

 

这两句代码乍一看没什么差别,但是它们是不同的。setTimeout回调函数的执行和上一次执行之间的间隔至少有10ms(可能会更多,但不会少于10ms),而setInterval的回调函数将尝试每隔10ms执行一次,不论上次是否执行完毕。

在这里我们学到了很多知识,总结一下:

JavaScript引擎是单线程的,强制所有的异步事件排队等待执行

setTimeout 和 setInterval 在执行异步代码的时候有着根本的不同

如果一个计时器被阻塞而不能立即执行,它将延迟执行直到下一次可能执行的时间点才被执行(比期望的时间间隔要长些)

如果setInterval回调函数的执行时间将足够长(比指定的时间间隔长),它们将连续执行并且彼此之间没有时间间隔。


参考:

一家之言:说说 JavaScript 计时器的工作原理_大前端


http://www.daqianduan.com/1112.html  

JavaScript的单线程性质以及定时器的工作原理 - Rain man - PHP博客


http://www.phpweblog.net/rainman/archive/2009/01/05/6267.html 

JavaScript可否多线程? 深入理解JavaScript定时机制 - 前端交互 - PHP5研究室

http://www.phpv.net/html/1700.html 


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