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JavaScrip單線程引擎工作原理分析

更新時間：2010年09月04日 20:11:53 作者：

從基礎(chǔ)的層面來講，理解JavaScript的定時器是如何工作的是非常重要的，文章通過講解JavaScript的單線程引擎，從而讓讀者更加深入的了解JavaScript定時器。

從基礎(chǔ)的層面來講，理解JavaScript的定時器是如何工作的是非常重要的。定時器的執(zhí)行常常和我們的直觀想象不同，那是因為JavaScript引擎是單線程的。我們先來認(rèn)識一下下面三個函數(shù)是如何控制計時器的。

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復(fù)制代碼代碼如下:

var id = setTimeout(fn, delay);

初始化一個計時器，然后在指定的時間間隔后執(zhí)行。該函數(shù)返回一個唯一的標(biāo)志ID（Number類型），我們可以使用它來取消計時器。

復(fù)制代碼代碼如下:

var id = setInterval(fn, delay);

和setTimeout有些類似，但它是連續(xù)調(diào)用一個函數(shù)（時間間隔是delay參數(shù)）直到它被取消。

復(fù)制代碼代碼如下:

clearInterval(id);, clearTimeout(id);

使用計時器ID（setTimeout 和 setInterval的返回值）來取消計時器回調(diào)的發(fā)生。

為了理解計時器的內(nèi)在執(zhí)行原理，有一個重要的概念需要加以探討：計時器的延遲(delay)是無法得到保障的。由于所有JavaScript代碼是在一個線程里執(zhí)行的，所有異步事件（例如，鼠標(biāo)點擊和計時器）只有擁有執(zhí)行機(jī)會時才會執(zhí)行。用一個很好的圖表加以說明：

在這個圖表中有許多信息需要理解，如果完全理解了它們，你會對JavaScript引擎如何實現(xiàn)異步事件有一個很好的認(rèn)識。這是一個一維的圖標(biāo)：垂直方向表示時間，藍(lán)色的區(qū)塊表示JavaScript代碼執(zhí)行塊。例如第一個JavaScript代碼執(zhí)行塊需要大約18ms，鼠標(biāo)點擊所觸發(fā)的代碼執(zhí)行塊需要11ms等等。

由于JavaScript引擎同一時間只執(zhí)行一條代碼（這是由于JavaScript單線程的性質(zhì)），所以每一個JavaScript代碼執(zhí)行塊會“阻塞”其它異步事件的執(zhí)行。這就意味著當(dāng)一個異步事件發(fā)生（例如，鼠標(biāo)點擊，計時器被觸發(fā)，或者Ajax異步請求）后，這些事件的回調(diào)函數(shù)將排在執(zhí)行隊列的最后等待執(zhí)行（實際上，排隊的方式根據(jù)瀏覽器的不同而不同，所以這里只是一個簡化）；

從第一個JavaScript執(zhí)行塊開始研究，在第一個執(zhí)行塊中兩個計時器被初始化：一個10ms的setTimeout()和一個10ms的setInterval()。依據(jù)何時何地計時器被初始化(計時器初始化完畢后就會開始計時)，計時器實際上會在第一個代碼塊執(zhí)行完畢前被觸發(fā)。但是，計時器上綁定的函數(shù)不會立即執(zhí)行（不被立即執(zhí)行的原因是JavaScript是單線程的）。實際上，被延遲的函數(shù)將依次排在執(zhí)行隊列的最后，等待下一次恰當(dāng)?shù)臅r間再執(zhí)行。

此外，在第一個JavaScript執(zhí)行塊中我們看到了一個“鼠標(biāo)點擊”事件發(fā)生了。一個JavaScript回調(diào)函數(shù)綁定在這個異步事件上了（我們從來不知道用戶什么時候執(zhí)行這個（點擊）事件，因此認(rèn)為它是異步的），這個函數(shù)不會被立即執(zhí)行，和上面的計時器一樣，它將排在執(zhí)行隊列的最后，等待下一次恰當(dāng)?shù)臅r候執(zhí)行。

當(dāng)?shù)谝粋€JavaScript執(zhí)行塊執(zhí)行完畢后，瀏覽器會立即問一個問題：哪個函數(shù)（語句）在等待被執(zhí)行？在這時，一個“鼠標(biāo)點擊事件處理函數(shù)”和一個“計時器回調(diào)函數(shù)”都在等待執(zhí)行。瀏覽器會選擇一個（實際上選擇了“鼠標(biāo)點擊事件的處理函數(shù)”，因為由圖可知它是先進(jìn)隊的）立即執(zhí)行。而“計時器回調(diào)函數(shù)”將等待下次適合的時間執(zhí)行。

注意，當(dāng)“鼠標(biāo)點擊事件處理函數(shù)”執(zhí)行的時候，setInterval的回調(diào)函數(shù)第一次被觸發(fā)了。和setTimeout的回調(diào)函數(shù)一樣，它將排到執(zhí)行隊列的最后等待執(zhí)行。但是，一定要注意這一點：當(dāng)setInterval回調(diào)函數(shù)第二次被觸發(fā)時（此時setTimeout函數(shù)仍在執(zhí)行）setTimeout的第一次觸發(fā)將被拋棄掉。當(dāng)一個很長的代碼塊在執(zhí)行時，可能把所有的setInterval回調(diào)函數(shù)都排在執(zhí)行隊列的后面，代碼塊執(zhí)行完之后，結(jié)果便會是一大串的setInterval回調(diào)函數(shù)等待執(zhí)行，并且這些函數(shù)之間沒有間隔，直到全部完成。所以，瀏覽器傾向于的當(dāng)沒有更多interval的處理函數(shù)在排隊時再將下一個處理函數(shù)排到隊尾(這是由于間隔的問題)。

我們能夠發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)谌齻€setInterval回調(diào)函數(shù)被觸發(fā)時，之前的setInterval回調(diào)函數(shù)仍在執(zhí)行。這就說明了一個很重要的事實：setInterval不會考慮當(dāng)前正在執(zhí)行什么，而把所有的堵塞的函數(shù)排到隊列尾部。這意味著兩次setInterval回調(diào)函數(shù)之間的時間間隔會被犧牲掉（縮減）。

最后，當(dāng)?shù)诙€setInterval回調(diào)函數(shù)執(zhí)行完畢后，我們可以看到?jīng)]有任何程序等待JavaScript引擎執(zhí)行了。這就意味著瀏覽器現(xiàn)在在等待一個新的異步事件的發(fā)生。在50ms時一個新的setInterval回調(diào)函數(shù)再次被觸發(fā)，這時，沒有任何的執(zhí)行塊阻塞它的執(zhí)行了。所以它會立刻被執(zhí)行。讓我們用一個例子來闡明setTimeout和setInterval之間的區(qū)別：

復(fù)制代碼代碼如下:

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

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

這兩句代碼乍一看沒什么差別，但是它們是不同的。setTimeout回調(diào)函數(shù)的執(zhí)行和上一次執(zhí)行之間的間隔至少有10ms（可能會更多，但不會少于10ms），而setInterval的回調(diào)函數(shù)將嘗試每隔10ms執(zhí)行一次，不論上次是否執(zhí)行完畢。

總結(jié)

◆JavaScript引擎是單線程的，強(qiáng)制所有的異步事件排隊等待執(zhí)行；

◆setTimeout和 setInterval在執(zhí)行異步代碼的時候有著根本的不同；

◆如果一個計時器被阻塞而不能立即執(zhí)行，它將延遲執(zhí)行直到下一次可能執(zhí)行的時間點才被執(zhí)行（比期望的時間間隔要長些）；

◆如果setInterval回調(diào)函數(shù)的執(zhí)行時間將足夠長（比指定的時間間隔長），它們將連續(xù)執(zhí)行并且彼此之間沒有時間間隔。

上述這些知識點都是非常重要的。了解了JavaScript引擎是如何工作的，尤其是大量的異步事件（連續(xù)）發(fā)生時，才能為構(gòu)建高級應(yīng)用程序打好基礎(chǔ)。

原文作者：John Resig

原文鏈接： http://ejohn.org/blog/how-javascript-timers-work/

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