JQuery 中的 setTimeout(fn, 0) 的作用

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原文链接: www.talkingcoder.com

先看:





在 zepto 源码中,$.fn 对象 有个 ready 函数,其中有这样一句 setTimeout(fn,0);


 1 $.fn = {
 2     ready: function(callback){
 3       // don't use "interactive" on IE <= 10 (it can fired premature)
 4       //
 5       // document.readyState:当document文档正在加载时,返回"loading"。当文档结束渲染但在加载内嵌资源时,返回"interactive",并引发DOMContentLoaded事件。当文档加载完成时,返回"complete",并引发load事件。
 6       // document.documentElement.doScroll:IE有个特有的方法doScroll可以检测DOM是否加载完成。 当页面未加载完成时,该方法会报错,直到doScroll不再报错时,就代表DOM加载完成了
 7       //
 8       // 关于 setTimeout(fn ,0) 的作用 可以参考文章:http://www.cnblogs.com/silin6/p/4333999.html
 9       if (document.readyState === "complete" ||
10           (document.readyState !== "loading" && !document.documentElement.doScroll))
11         setTimeout(function(){ callback($) }, 0)
12       else {
13         // 监听移除事件
14         var handler = function() {
15           document.removeEventListener("DOMContentLoaded", handler, false)
16           window.removeEventListener("load", handler, false)
17           callback($)
18         }
19         document.addEventListener("DOMContentLoaded", handler, false)
20         window.addEventListener("load", handler, false)
21       }
22       return this
23     },
24 }


时间设为 0 ,就是要立即执行,那为什么还要特意将 fn 套到 setTimeout 里面呢?

 

一、线程

1、浏览器的内核是多线程的,它们在内核控制下相互配合以保持同步,一个浏览器通常由以下常驻线程组成:GUI 渲染线程,javascript 引擎线程,浏览器事件触发线程,定时触发器线程,异步 http 请求线程。

 

  • GUI 渲染线程:负责渲染浏览器界面 HTML 元素,当界面需要重绘(Repaint)或由于某种操作引发回流(reflow)时,该线程就会执行。在 Javascript 引擎运行脚本期间, GUI 渲染线程都是处于挂起状态的,也就是说被”冻结”。即 GUI 渲染线程与 JS 引擎是互斥的,当JS引擎执行时GUI线程会被挂起,GUI 更新会被保存在一个队列中等到 JS 引擎空闲时立即被执行。
  • javascript 引擎线程:也可以称为 JS 内核,主要负责处理 Javascript 脚本程序,例如 V8 引擎。Javascript 引擎线程理所当然是负责解析 Javascript 脚本,运行代码。浏览器无论什么时候都只有一个 JS 线程在运行 JS 程序。
  • 浏览器事件触发线程:当一个事件被触发时该线程会把事件添加到待处理队列的队尾,等待 JS 引擎的处理。这些事件可以是当前执行的代码块如定时任务、也可来自浏览器内核的其他线程如鼠标点击、AJAX 异步请求等,但由于JS的单线程关系所有这些事件都得排队等待 JS 引擎处理。
  • 定时触发器线程:浏览器定时计数器并不是由 JavaScript 引擎计数的, 因为 javaScript 引擎是单线程的, 如果处于阻塞线程状态就会影响记计时的准确, 因此通过单独线程来计时并触发定时是更为合理的方案。
  • 异步 http 请求线程:在 XMLHttpRequest 在连接后是通过浏览器新开一个线程请求, 将检测到状态变更时,如果设置有回调函数,异步线程就产生状态变更事件放到 JavaScript 引擎的处理队列中等待处理。

 

举个例子,看看这些线程如何配合工作的:

例子1:异步请求是由线程 JavaScript 执行线程、HTTP 请求线程 和 事件触发线程 共同完成的。JavaScript 执行线程 执行异步请求代码,这时浏览器会开一条新的 HTTP 请求线程 来执行请求,JavaScript 执行线程则继续执行 执行队列 中剩下的其他任务。然后在未来的某一时刻 事件触发线程 监视到之前的发起的 HTTP 请求已完成,它就会把完成事件的回调代码插入到 JavaScript 执行队列尾部 等待 JavaScript 执行线程空闲时来处理。

例子2:定时触发(setTimeout 和 setInterval)是由浏览器的 定时器线程 执行的定时计数,然后在定时时间结束时把定时处理函数的执行代码插入到 JavaScript 执行队列的尾端(所以用这两个函数的时候,实际的执行时间是大于或等于指定时间的,不保证能准确定时的)。

 

2、javascript 是单线程的,同一个时间只能做一件事。

这里说一下 js调用栈(call stack),可以从根本上理解单线程的执行过程。
推荐一个神器网站:latentflip.com/loupe/ 可以用来图形化调用栈的过程,大家可以把例子在网站上运行一下,好用到疯掉。

 

js 调用栈(call stack):函数被调用时,就会被加入到调用栈顶部,执行结束之后,就会从调用栈顶部移除该函数,这种数据结构的关键在于后进先出,即 LIFO(last-in,first-out)。

举个例子:

来自(developer.mozilla.org/zh-CN/docs/…) 


1 function f(b) {
2     var a = 12;
3     return a + b + 35;
4 }
5 function g(x) {
6     var m = 4;
7     return f(m * x);
8 }
9 g(21);


调用 g 函数 的时候,创建了第一个 堆( Heap ) 栈(stack) 帧 ,包含了 g 的参数和局部变量。当 g 调用 f 的时候,第二个 堆栈帧 就被创建、并置于第一个 堆栈帧 之上,包含了 f 的参数和局部变量。当 f 返回时,最上层的 堆栈帧 就出栈了(剩下 g 函数调用的 堆栈帧 )。当 g 返回的时候,栈就空了。

 

再举个例子:


1 function test() {
2     setTimeout(function() {
3         alert(1)
4     },1000);
5     alert(2);
6 }
7 test();


在执行函数 test 的时候,test 先入栈,如果不给 alert(1)加 setTimeout,那么 alert(1)第 2 个入栈,最后是 alert(2)。但现在给 alert(1)加上 setTimeout 后,alert(1)就被加入到了一个新的堆栈中等待,并1s后执行,因此实际的执行结果就是先 alert(2),再 alert(1)。

 

3、任务队列(消息队列):

  • 函数分为两种:同步和异步。

    同步函数:如果在函数A返回的时候,调用者就能够得到预期结果(即拿到了预期的返回值或者看到了预期的效果),那么这个函数就是同步的。

    例子:

console.log('Hi’);   //函数返回时,就看到了预期的效果:在控制台打印了一个字符串

    异步函数即如果在函数A返回的时候,调用者还不能够得到预期结果,而是需要在将来通过一定的手段得到,那么这个函数就是异步的。
    例子:

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

 

  • 任务也分为两种:同步任务和异步任务。

    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。
    异步任务:主线程发起一个异步请求(即执行异步函数),相应的工作线程(浏览器事件触发线程、异步http请求线程等)接收请求并告知主线程已收到(异步函数返回);主线程可以继续执行后面的代码,同时工作线程执行异步任务;工作线程完成工作后,将完成消息放到任务(消息)队列,主线程通过事件循环过程去取任务(消息),然后执行一定的动作(调用回调函数)。

    图中主线程即 Stack,任务队列即 Queue。

 

  • 任务队列:任务(消息)队列是一个先进先出的队列,它里面存放着各种任务(消息)。
  • 事件循环(event loop):事件循环是指主线程重复从任务(消息)队列中取任务(消息)、执行的过程。取一个任务(消息)并执行的过程叫做一次循环。

    事件循环中有事件两个字的原因:任务(消息)队列中的每条消息实际上都对应着一个事件——dom事件。
    例子:

1 var button = document.getElement('#btn');
2 button.addEventListener('click',
3 function(e) {
4     console.log();
5 });

从异步过程的角度看,addEventListener 函数就是异步过程的发起函数,事件监听器函数就是异步过程的回调函数。事件触发时,表示异步任务完成,会将事件监听器函数封装成一条消息放到消息队列中,等待主线程执行。


那么 任务(消息)到底是什么呢? 任务(消息)就是注册异步任务时添加的回调函数。如果 一个异步函数没有回调,那么他就不会放到任务(消息)队列里。


总结一下过程:主线程在执行完当前循环中的所有代码后,就会到任务(消息)队列取出一条消息,并执行它。到此为止,就完成了工作线程对主线程的通知,回调函数也就得到了执行。如果一开始主线程就没有提供回调函数,工作线程就没必要通知主线程,从而也没必要往消息队列放消息。

 

例子: 工作线程为异步 http 请求线程即 Ajax 线程

最后注意异步过程的回调函数,一定不在当前这一轮事件循环中执行。而是当 这一轮执行完了,主线程空了,再从任务(消息)队列中取。

再来看一下这张图

主线程运行的时候,产生堆(heap)和栈(stack),栈中的代码调用各种外部API,它们在"任务队列"中加入各种事件(click,load,done)。只要栈中的代码执行完毕,主线程就会去读取"任务队列",依次执行那些事件所对应的回调函数。


三、setTimeout(fn, 0) 的作用

调用 setTimeout 函数会在一个时间段过去后在队列中添加一个消息。这个时间段作为函数的第二个参数被传入。如果队列中没有其它消息,消息会被马上处理。但是,如果有其它消息,setTimeout 消息必须等待其它消息处理完。因此第二个参数仅仅表示最少的时间,而非确切的时间。

零延迟 (Zero delay) 并不是意味着回调会立即执行。在零延迟调用 setTimeout 时,其并不是过了给定的时间间隔后就马上执行回调函数。其等待的时间基于队列里正在等待的消息数量。也就是说,setTimeout()只是将事件插入了任务队列,必须等到当前代码(执行栈)执行完,主线程才会去执行它指定的回调函数。要是当前代码耗时很长,有可能要等很久,所以并没有办法保证回调函数一定会在setTimeout()指定的时间执行。

例子

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

执行结果2,1。因为只有在执行完第二行以后,主线程空了,才会去任务队列中取任务执行回调函数。


      在SegmentFault上看到了一个问题《关于SetTimeout时间设为0时》:提问者读了一篇文章,原文解释setTimeout延迟时间为0时会发生的事情,提问者提出了几个文章中的几个疑点。读了那篇文章之后发现原文的作者对于setTimeout的理解和自己的认知有点出入,于是编写了相关测试的代码以求答案。最终编写了这篇文章。

本文内容如下:

  • 起因
  • 单线程的JavaScript
  • setTimeout背后意味着什么
  • 参考和引用

起因

上午在SegmentFault上看到了这个问题《关于SetTimeout 时间设为0时》(注:SegmentFault正在调整备案,如不能访问,请点击这里),原提问者注明了问题来源:《JS setTimeout延迟时间为0的详解》。这个问题来源也是转载的,我后来找到了 出处
在问题来源的那篇的文章中(后者),讲述了JS是单线程引擎:它把任务放到队列中,不会同步去执行,必须在完成一个任务后才开始另外一个任务。
而后,转载的那篇文章列出并补充了原文的栗子:

<!DOCTYPE HTML>
<html>
<head>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8" />
    <title>setTimeout</title>
    <script type="text/javascript">
        function get(id) {
            return document.getElementById(id);
        }
        window.onload = function () {
            //第一个例子:未使用setTimeout
            get('makeinput').onmousedown = function () {
                var input = document.createElement('input');
                input.setAttribute('type', 'text');
                input.setAttribute('value', 'test1');
                get('inpwrapper').appendChild(input);
                input.focus();
                input.select();
            }
            //第二个例子:使用setTimeout
            get('makeinput2').onmousedown = function () {
                var input = document.createElement('input');
                input.setAttribute('type', 'text');
                input.setAttribute('value', 'test1');
                get('inpwrapper2').appendChild(input);
                //setTimeout
                setTimeout(function () {
                    input.focus();
                    input.select();
                }, 0);
            }
            //第三个例子,onkeypress输入的时候少了一个值
            get('input').onkeypress = function () {
                get('preview').innerHTML = this.value;
            }
        }
    </script>
</head>
<body>
    <h1><code>setTimeout</code></h1>
    <h2>1、未使用 <code>setTimeout</code></h2>
    <button id="makeinput">生成 input</button>
    <p id="inpwrapper"></p>


    <h2>2、使用 <code>setTimeout</code></h2>
    <button id="makeinput2">生成 input</button>
    <p id="inpwrapper2"></p>


    <h2>3、另一个例子</h2>
    <p>
        <input type="text" id="input" value="" /><span id="preview"></span>
    </p>
</body>
</html>

代码运行实例请戳这里
原文中有这么一段话,描述的有点抽象:

JavaScript引擎在执行onmousedown时,由于没有多线程的同步执行,不可能同时去处理刚创建元素的focus 和select方法,由于这两个方法都不在队列中,在完成onmousedown后,JavaScript 引擎已经丢弃了这两个任务,正如第一种情况。而在第二种情况中,由于setTimeout可以把任务从某个队列中跳脱成为新队列,因而能够得到期望的结果。

我看到这里就觉得非常不对劲了。因为按照这种任务会被丢弃的说法,那么只要在事件触发的函数中再触发其他的事件都会被丢弃,浏览器是绝对不会这么做的,于是我编写了测试代码:

    window.onload = function () {
        //第一个例子:未使用setTimeout
        get('makeinput').onmousedown = function () {
            var input = document.createElement('input');
            input.setAttribute('type', 'text');
            input.setAttribute('value', 'test1');
            get('inpwrapper').appendChild(input);
            //按照文中的理论,这里的click不会被触发,但它却成功触发了
            get('inpwrapper').click();//触发了inpwrapper的onclick事件
        }
        get('inpwrapper').onclick = function () {
            alert('linkFly');
        };
    }

下面的onclick()最终是执行了:弹出了"linkFly"。

而在转载的文中为了引人深思,又提出了第三个例子:

在此,你可以看看例子 3,它的任务是实时更新输入的文本,现在请试试,你会发现预览区域总是落后一拍,比如你输 a, 预览区并没有出现 a, 在紧接输入b时,a才不慌不忙地出现。

而文中最后留给大家的思考的问题,解决方案就是使用setTimeout再次调整浏览器的代码任务运行队列

    var domInput = get('input');
    domInput.onkeypress = function () {
        setTimeout(function () {
            //第三个例子的问题就这样就会被解决
            get('preview').innerHTML = domInput.value;
        })
    }

原文和转载的文章中都对setTimeout(fn,0)进行了思考,但原文指出的问题本质漏洞百出,所以才出了这篇文章,我们的正文,现在开始。

单线程的JavaScript

首先我们来看浏览器下的JavaScript:
浏览器的内核是多线程的,它们在内核制控下相互配合以保持同步,一个浏览器至少实现三个常驻线程:javascript引擎线程,GUI渲染线程,浏览器事件触发线程。

  • javascript引擎是基于事件驱动单线程执行的,JS引擎一直等待着任务队列中任务的到来,然后加以处理,浏览器无论什么时候都只有一个JS线程在运行JS程序。
  • GUI渲染线程负责渲染浏览器界面,当界面需要重绘(Repaint)或由于某种操作引发回流(reflow)时,该线程就会执行。但需要注意 GUI渲染线程与JS引擎是互斥的,当JS引擎执行时GUI线程会被挂起,GUI更新会被保存在一个队列中等到JS引擎空闲时立即被执行。
  • 事件触发线程,当一个事件被触发时该线程会把事件添加到待处理队列的队尾,等待JS引擎的处理。这些事件可来自JavaScript引擎当前执行的代码块如setTimeOut、也可来自浏览器内核的其他线程如鼠标点击、AJAX异步请求等,但由于JS的单线程关系所有这些事件都得排队等待JS引擎处理。(当线程中没有执行任何同步代码的前提下才会执行异步代码)

js的单线程在这一段面试代码中尤为明显(理解即可,请不要尝试...浏览器会假死的):

        var isEnd = true;
        window.setTimeout(function () {
            isEnd = false;//1s后,改变isEnd的值
        }, 1000);
        //这个while永远的占用了js线程,所以setTimeout里面的函数永远不会执行
        while (isEnd);
        //alert也永远不会弹出
        alert('end');

在我工作中对js的认识,个人认为js的任务单位是函数。即,一个函数表示着一个任务,这个函数没有执行结束,则在浏览器中当前的任务即没有结束。
上面的代码中,当前任务因为while的执行而造成永远无法执行,所以后面的setTimeout也永远不会被执行。它在浏览器的任务队列中如图所示:

setTimeout背后意味着什么

这篇文章一直在使用setTimeout为我们展现和理解js单线程的设计,只是它错误的使用了Event来进行演示,并过度解读了Event。
这里原文和转载的文章忽略了这些基础的事件触发,而且也偏偏挑了两套本身设计就比较复杂的API:onmouseXXX系和onkeyXXX系。

onKeyXXX系的API触发顺序如图:

而我个人所理解它们对应的功能:

  • onkeydown - 主要获取和处理当前按下按键,例如按下Enter后进行提交。在这一层,并没有更新相关DOM元素的值。
  • onkeypress - 主要获取和处理长按键,因为onkeypress在长按键盘的情况下会反复触发直到释放,这里并没有更新相关DOM元素的值,值得注意的是:keypress之后才会更新值,所以在长按键盘反复触发onkeypress事件的时候,后一个触发的onkeypress能得到上一个onkeypress的值。所以出现了onkeypress每次取值都会是上一次的值而不是最新值。
  • onkeyup - 触发onkeyup的DOM元素的值在这里已经更新,可以拿到最新的值,所以这里主要处理相关DOM元素的值。

流程就是上面的图画的那样:

onkeydown => onkeypress => onkeyup

使用了setTimeout之后,流程应该是下面这样子的:

onkeydown => onkeypress => function => onkeyup

使用setTimeout(fn,0)之后,在onkeypress后面插入了我们的函数function。上面所说,浏览器在onkeypress之后就会更新相关DOM元素的状态(input[type=text]的value),所以我们的function里面可以拿到最新的值。
所以我们在onkeypress里面挂起setTimeout能拿到正确的值,下面的代码可以测试使用setTimeout(fn,0)之后的流程:

    window.onload = function () {
        var domInput = get('input'), view = get('preview');
        //onkeypress兼容性和说明:http://www.w3school.com.cn/jsref/jsref_events.asp
        domInput.onkeypress = function () {
            setTimeout(function () {
                //这个函数在keypress之后,keyup之前执行
                console.log('linkFly');
            });
        };
        domInput.onkeyup = function () {
            console.log('up');
        };
    };

然后我们再来谈谈原代码中的示例1和示例2,示例1和示例2的区别在这里:

        //示例1
        input.focus();
        input.select();
        
        //示例2
        setTimeout(function () {
            input.focus();
            input.select();
        }, 0);

原文章中说示例1的focus()和select()在onmousedown事件中被丢弃,从而导致了没有选中,但原文的作者忽略了他注册的事件是:onmousedown。
我们暂且不讨论onmouseXXX系的其他API,我们仅关注和点击相关的,它们的执行顺序是:

  • mousedown - 鼠标按钮按下
  • mouseup - 鼠标按钮释放
  • click - 完成单击

我们在onmousedown里面新建了input,并且选中input的值(调用了input.focus(),input.select())。
那么为什么没有被选中呢?这样,我们来做一次测试,看看我们的onfocus到底是被丢弃了,还是触发了。我们把原文的代码进行改写:

    window.onload = function () {
        var makeBtn = get('makeinput');
        //观察onmouseXXX系完成整个单击的顺序
        makeBtn.onmousedown = function (e) {
            console.log(e.type);
            var input = document.createElement('input');
            input.setAttribute('type', 'text');
            input.setAttribute('value', 'test1');
            get('inpwrapper').appendChild(input);
            input.onfocus = function () {//观察我们新生成的input什么时候获取焦点的,或者它有没有像原文作者说的那样被丢弃了
                console.info('input focus');
            };
            input.focus();
            input.select();
        }
        makeBtn.onclick = function (e) {
            console.log(e.type);
        };
        makeBtn.onmouseup = function (e) {
            console.log(e.type);
        };
        makeBtn.onfocus = function () {//观察我们生成按钮什么时候获取焦点的
            console.log('makeBtn focus');
        }
    };

代码运行的结果是这样的:

我们的input focus执行了——那么它为什么没有获取到焦点呢?我们再看看后面执行的函数:我们点击的按钮,在mousedown之后,才获得焦点,也就是说:我们的input本来已经得到了focus(),但在onmousedown之后,我们点击的按钮才迟迟触发了自己的onfocus(),导致我们的input被覆盖。
我们再加上setTimeout进行测试:

    window.onload = function () {
        var makeBtn = get('makeinput');
        makeBtn.onmousedown = function (e) {
            console.log(e.type);
            var input = document.createElement('input');
            input.setAttribute('type', 'text');
            input.setAttribute('value', 'test1');
            get('inpwrapper').appendChild(input);
            input.onfocus = function () {
                console.info('input focus');
            };
            //我们加上setTimeout,看看会发生什么
            setTimeout(function () {
                input.focus();
                input.select();
            });
        }
        makeBtn.onclick = function (e) {
            console.log(e.type);
        };
        makeBtn.onmouseup = function (e) {
            console.log(e.type);
        };
        makeBtn.onfocus = function () {
            console.log('makeBtn focus');
        }
    };

执行结果是这样:

可以看见当我们点击"生成"按钮的时候,按钮的focus正确的执行了,然后才执行了input focus。
在示例1中,我们在onmousedown()中执行了input.focus()导致input得到焦点,而onmousedown之后,我们点击的按钮才迟迟得到了自己的焦点,造成了我们input刚拿到手还没焐热的焦点被转移。
而示例2中的代码,我们延迟了焦点,当按钮获得焦点之后,我们的input再把焦点抢过来,所以,使用setTimeout(fn,0)之后,我们的input可以得到焦点并选中文本。
这里值得思考的focus()的执行时机,根据这次测试观察,发现focus事件好像挂载在mousedown之内的最后面,而不是直接挂在mousedown的后面。它和mousedown仿佛是一体的。
我们使用setTimeout之前的任务流程是这样的(->表示在上一个任务中,=>表示在上一个任务后):

onmousedown -> onmousedown中执行了input.focus() -> button.onfocus => onmouseup => onclick

而我们使用了setTimeout之后的任务流程是这样的:

onmousedown -> button.onfocus => input.focus => onmouseup => onclick

而从上面的流程上我们得知了另外的消息,我们还可以把input.focus挂在mouseup和click下,因为在这些事件之前,我们的按钮已经得到过焦点了,不会再抢我们的焦点了。

        makeBtn.click = function (e) {
            console.log(e.type);
            var input = document.createElement('input');
            input.setAttribute('type', 'text');
            input.setAttribute('value', 'test1');
            get('inpwrapper').appendChild(input);
            input.onfocus = function () {//观察我们新生成的input什么时候获取焦点的
                console.info('input focus');
            };
            input.focus();
            input.select();
        }

我们应该认识到,利用setTimeout(fn,0)的特性,可以帮助我们在某些极端场景下,修正浏览器的下一个任务。

到了这里,我们已经可以否定原文所说的:"JavaScript引擎已经丢弃了这两个任务"。
我仍然相信,浏览器是爱我们的(除了IE6和移动端一些XXOO的浏览器!!!!)浏览器并不会平白无故的丢弃我们辛劳写下的代码,多数时候,只是因为我们没有看见背后的真相而已。

当我们踏进计算机的世界写下"hello world"的时候就应该坚信,这个二进制的世界里,永远存在真相。

 



总结:setTimeout(fn,0)的含义是,指定某个任务在主线程最早可得的空闲时间执行,也就是说,尽可能早得执行。它在"任务队列"的尾部添加一个事件,因此要等到主线程把同步任务和"任务队列"现有的事件都处理完,才会得到执行。
在某种程度上,我们可以利用setTimeout(fn,0)的特性,修正浏览器的任务顺序。