怎么通過setTimeout理解JS運行機制

小編給大家分享一下怎么通過setTimeout理解JS運行機制，希望大家閱讀完這篇文章之后都有所收獲，下面讓我們一起去探討吧！

序

setTimeout()函數：用來指定某個函數或某段代碼在多少毫秒之后執行。它返回一個整數，表示定時器timer的編號，可以用來取消該定時器。

例子

console.log(1);
setTimeout(function () {
 console.log(2);
}, 0);
console.log(3);

問：最后的打印順序是什么？（如果不了解js的運行機制就會答錯）

正確答案：1 3 2

解析：無論setTimeout的執行時間是0還是1000，結果都是先輸出3后輸出2，這就是面試官常常考查的js運行機制的問題，接下來我們要引入一個概念，JavaScript 是單線程的。

二、 JavaScript 單線程

JavasScript引擎是基于事件驅動和單線程執行的，JS引擎一直等待著任務隊列中任務的到來，然后加以處理，瀏覽器無論什么時候都只有一個JS線程在運行程序，即主線程。

通俗的說：JS在同一時間內只能做一件事，這也常被稱為 “阻塞式執行”。

任務隊列

那么單線程的JavasScript是怎么實現“非阻塞執行”呢？

答：異步容易實現非阻塞，所以在JavaScript中對于耗時的操作或者時間不確定的操作，使用異步就成了必然的選擇。
諸如事件點擊觸發回調函數、ajax通信、計時器這種異步處理是如何實現的呢？

答：任務隊列

所有任務可以分成兩種，一種是同步任務（synchronous），另一種是異步任務（asynchronous）。

任務隊列：一個先進先出的隊列，它里面存放著各種事件和任務。

同步任務

同步任務：在主線程上排隊執行的任務，只有前一個任務執行完畢，才能執行后一個任務。

• 輸出

• 如：console.log()

• 變量的聲明

• 同步函數：如果在函數返回的時候，調用者就能夠拿到預期的返回值或者看到預期的效果，那么這個函數就是同步的。

異步任務

• setTimeout和setInterval

• DOM事件

• Promise

• process.nextTick

• fs.readFile

• http.get

• 異步函數：如果在函數返回的時候，調用者還不能夠得到預期結果，而是需要在將來通過一定的手段得到，那么這個函數就是異步的。

除此之外，任務隊列又分為macro-task（宏任務）與micro-task（微任務），在ES5標準中，它們被分別稱為task與job。

宏任務

1. I/O

2. setTimeout

3. setInterval

4. setImmdiate

5. requestAnimationFrame

微任務

1. process.nextTick

2. Promise

3. Promise.then

4. MutationObserver

宏任務和微任務的執行順序

一次事件循環中，先執行宏任務隊列里的一個任務，再把微任務隊列里的所有任務執行完畢，再去宏任務隊列取下一個宏任務執行。

注：在當前的微任務沒有執行完成時，是不會執行下一個宏任務的。

三、setTimeout運行機制

setTimeout 和 setInterval的運行機制是將指定的代碼移出本次執行，等到下一輪 Event Loop 時，再檢查是否到了指定時間。如果到了，就執行對應的代碼；如果不到，就等到再下一輪 Event Loop 時重新判斷。

這意味著，setTimeout指定的代碼，必須等到本次執行的所有同步代碼都執行完，才會執行。

優先關系：異步任務要掛起，先執行同步任務，同步任務執行完畢才會響應異步任務。

四、進階

console.log('A');
setTimeout(function () {
 console.log('B');
}, 0);
while (1) {}

大家再猜一下這段程序輸出的結果會是什么？

答：A

注：建議先注釋掉while循環代碼塊的代碼，執行后強制刪除進程，不然會造成“假死”。

同步隊列輸出A之后，陷入while(true){}的死循環中，異步任務不會被執行。

類似的，有時addEventListener()方法監聽點擊事件click，用戶點了某個按鈕會卡死，就是因為當前JS正在處理同步隊列，無法將click觸發事件放入執行棧，不會執行，出現“假死”。

五、定時獲取接口更新數據

for (var i = 0; i < 4; i++) {
 setTimeout(function () {
 console.log(i);
 }, 1000);
}

輸出結果為，隔1s后一起輸出：4 4 4 4

for循環是一個同步任務，為什么連續輸出四個4？

答：因為有隊列插入的時間，即使執行時間從1000改成0，還是輸出四個4。

那么這個問題是如何產生和解決的呢？請接著閱讀

異步隊列執行的時間

執行到異步任務的時候，會直接放到異步隊列中嗎？

答案是不一定的。

因為瀏覽器有個定時器（timer）模塊，定時器到了執行時間才會把異步任務放到異步隊列。
for循環體執行的過程中并沒有把setTimeout放到異步隊列中，只是交給定時器模塊了。4個循環體執行速度非常快（不到1毫秒）。定時器到了設置的時間才會把setTimeout語句放到異步隊列中。

即使setTimeout設置的執行時間為0毫秒，也按4毫秒算。

這就解釋了上題為什么會連續輸出四個4的原因。

HTML5 標準規定了setTimeout()的第二個參數的最小值，即最短間隔，不得低于4毫秒。如果低于這個值，就會自動增加。在此之前，老版本的瀏覽器都將最短間隔設為10毫秒。

利用閉包實現 setTimeout 間歇調用

for (let i = 0; i < 4; i++) {
 (function (j) {
 setTimeout(function () {
  console.log(j);
 }, 1000 * i)
 })(i);
}

執行后，會隔1s輸出一個值，分別是：0 1 2 3

• 此方法巧妙利用IIFE聲明即執行的函數表達式來解決閉包造成的問題。

• 將var改為let，使用了ES6語法。

這里也可以用setInterval()方法來實現間歇調用。

詳見：setTimeout和setInterval的區別

利用JS中基本類型的參數傳遞是按值傳遞的特征實現

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

 }, 1000 * i)
}
for (let i = 0; i < 4; i++) {
 output(i);
}

執行后，會隔1s輸出一個值，分別是：0 1 2 3

實現原理：傳過去的i值被復制了。

基于Promise的解決方案

const tasks = [];

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

});

//生成全部的異步操作
for (var i = 0; i < 5; i++) {
 tasks.push(output(i));
}
//同步操作完成后，輸出最后的i
Promise.all(tasks).then(() => {
 setTimeout(() => {
 console.log(i);
 }, 1000)
})

執行后，會隔1s輸出一個值，分別是：0 1 2 3 4 5

優點：提高了代碼的可讀性。

注意：如果沒有處理Promise的reject，會導致錯誤被丟進黑洞。

使用ES7中的async await特性的解決方案（推薦）

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

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

 await sleep(1000);
 console.log(i);

})();

執行后，會隔1s輸出一個值，分別是：0 1 2 3 4 5

六、事件循環 Event Loop

主線程從任務隊列中讀取事件，這個過程是循環不斷的，所以整個的這種運行機制又稱為Event Loop。

有時候 setTimeout明明寫的延時3秒，實際卻5，6秒才執行函數，這又是因為什么？

答：setTimeout 并不能保證執行的時間，是否及時執行取決于 JavaScript 線程是擁擠還是空閑。

瀏覽器的JS引擎遇到setTimeout，拿走之后不會立即放入異步隊列，同步任務執行之后，timer模塊會到設置時間之后放到異步隊列中。js引擎發現同步隊列中沒有要執行的東西了，即運行棧空了就從異步隊列中讀取，然后放到運行棧中執行。所以setTimeout可能會多了等待線程的時間。

這時setTimeout函數體就變成了運行棧中的執行任務，運行棧空了，再監聽異步隊列中有沒有要執行的任務，如果有就繼續執行，如此循環，就叫Event Loop。

七、總結

JavaScript通過事件循環和瀏覽器各線程協調共同實現異步。同步可以保證順序一致，但是容易導致阻塞；異步可以解決阻塞問題，但是會改變順序性。

知識點梳理：

• 理解JS的單線程的概念：一段時間內做一件事

• 理解任務隊列：同步任務、異步任務

• 理解 Event Loop

• 理解哪些語句會放入異步任務隊列

• 理解語句放入異步任務隊列的時機

看完了這篇文章，相信你對“怎么通過setTimeout理解JS運行機制”有了一定的了解，如果想了解更多相關知識，歡迎關注億速云行業資訊頻道，感謝各位的閱讀！