JavaScript计时器：你需要了解的所有内容

作者：Samer Buna
翻译：疯狂的技术宅

原文：https://medium.com/edge-coder...

未经允许严禁转载

先从一个面试题开始：

JavaScript 面试题：
setTimeout 和 setInterval 的源代码是在哪里实现的？（不能百度和谷歌）

在继续往下看之前，请先在你的头脑中回答问题

你的答案可能会是 V8（或其他VM），但很遗憾，这是错的。尽管 “JavaScript Timers” 的应用很广泛，但是 setTimeout 和 setInterval 之类的函数并不是 ECMAScript 规范或任何一种 JavaScript 引擎实现的一部分。Timer 函数是由浏览器实现的，不同浏览器的实现方式会有所不同。同时 Timer 也是由 Node.js 运行时本身实现的。

在浏览器中，主要的计时器函数是 Window 接口的一部分，这个接口还有一些其他函数和对象。该接口使其所有元素在主 JavaScript 作用域内全局可用。这就是为什么你可以直接在浏览器的控制台中执行 setTimeout 的原因。

在 Node 中，计时器是 global 对象的一部分，该对象的行为类似于浏览器的 window 。你可以在 Node 的源代码中找到它的实现。

有些人可能认为这个面试题不咋样，但是我认为你应该了解这个，因为如果你不了解这一点，则可能表明你并不完全了解 V8（及其他VM）是如何与浏览器和 Node 交互的。

以下是一些关于计时器函数的例子和编码挑战的练习：

延迟函数的执行

定时器函数是高阶函数，可用于延迟或重复其他函数的执行（它们作为第一个参数）。

以下是延迟执行的例子：

// example1.js

setTimeout(
  () => {
    console.log('Hello after 4 seconds');
  },
  4 * 1000
);

本例用 setTimeout 将 console.log 的输出延迟4秒。 setTimeout 的第二个参数是延迟时间（以毫秒为单位）。这就是为什么要用 4 乘以 1000 的原因。

setTimeout 的第一个参数是你想要延迟执行的函数。

如果用 node 命令执行 example1.js 文件，Node 会暂停 4。秒钟，然后输出一行消息，之后退出。

注意，setTimeout 的第一个参数只是一个函数引用。也可以不像 example1.js 那样使用内联函数。下面是不用内联函数的相同功能的代码：

const func = () => {
  console.log('Hello after 4 seconds');
};

setTimeout(func, 4 * 1000);

传递参数

如果要让用 setTimeout 延迟执行的函数接受参数，可以将 setTimeout 本身其余的参数用于将参数值传递给所延迟的函数。

// 函数: func(arg1, arg2, arg3, ...)
// 可以用: setTimeout(func, delay, arg1, arg2, arg3, ...)

这是一个例子：

// example2.js

const rocks = who => {
  console.log(who + ' rocks');
};

setTimeout(rocks, 2 * 1000, 'Node.js');

上面的 rocks 函数延迟了 2 秒，它接受参数 who，而 setTimeout 调用将值 “Node.js” 用于 who 参数。

用 node 命令执行 example2.js 将会在 2 秒钟后打印出 “Node.js rocks”。

计时器编码挑战 #1

现在用你在前面所学到的关于 setTimeout 的知识，在要求的延迟时间后输出以下 2 条内容。

4 秒钟后输出 “Hello after 4 seconds”
8 秒钟后输出 “Hello after 8 seconds”。

要求：

你只能定义一个函数，这其中包括内联函数。这意味着你所有的 setTimeout 调用将必须使用完全相同的函数。

解决方案

这是我的方法：

// solution1.js

const theOneFunc = delay => {
  console.log('Hello after ' + delay + ' seconds');
};

setTimeout(theOneFunc, 4 * 1000, 4);
setTimeout(theOneFunc, 8 * 1000, 8);

我已经使 theOneFunc 接收了一个 delay 参数，并在输出的消息中使用了 delay 参数的值。这样该函数可以根据传递给它的延迟值来输出不同的消息。

然后，我在两个 setTimeout 调用中使用了 theOneFunc，一个在 4 秒后触发，另一个在 8 秒后触发。这两个setTimeout 调用都用到了第三个参数来表示 theOneFunc 的 delay 参数。

最后用 node 命令执行 solution1.js 文件，第一条消息输出在 4 秒钟后，第二条消息在 8 秒钟后。

重复执行一个函数

如果要求你一直每隔 4 秒钟输出一条消息怎么办？

尽管你可以将 setTimeout 放入循环中，但是计时器 API也提供了 setInterval 函数，这能够满足一直做某件事的要求。

下面是 setInterval 的例子：

// example3.js

setInterval(
  () => console.log('Hello every 3 seconds'),
  3000
);

本例将会每 3 秒输出一次消息。用 node 命令执行 example3.js 将会使 Node 一直输出这个消息，直到你用 CTRL + C 终止进程为止。

取消计时器

因为调用计时器函数会实现计划一个动作，所以该动作也可以在执行之前取消。

调用 setTimeout 会返回一个计时器 ID，可以把计时器 ID 当做参数传给 clearTimeout 函数来取消它。下面一个例子：

// example4.js

const timerId = setTimeout(
  () => console.log('你看不到这行输出！'),
  0
);

clearTimeout(timerId);

这个简单的计时器应该在 0 毫秒后被触发（使其立即生效），但实际上并不会，因为此时我们正在获取 timerId 值，并在调用 clearTimeout 之后立即将其取消。

用 node 命令执行 example4.js 时，Node 不会输出任何内容，而程序将会退出。

顺便说一句，在 Node.js 中，还有另一种方法对 0 ms 进行 setTimeout 。 Node.js 计时器 API 还有一个名为 setImmediate 的函数，它与前面 0 毫秒的 setTimeout 基本上相同，但是不用指定延迟时间：

setImmediate(
  () => console.log('我等效于 0 毫秒的 setTimeout'),
);

setImmediate 函数并非在所有浏览器中都可用。千万不要用在前端代码中。

和 clearTimeout 类似，还有一个 clearInterval 函数，除了对 setInerval 的调用外，它们的功能相同，而且也有 clearImmediate 的调用。

定时器延迟是不能够完全保证的

在上一个例子中，你可能注意到了，如果用 setTimeout 在 0 毫秒之后执行某个操作，并不意味着会马上执行它（在 setTimeout 这一行之后），而是在脚本中的所有其他内容（ clearTimeout 这一行）之后才会执行它的调用。

// example5.js

setTimeout(
  () => console.log('Hello after 0.5 seconds. MAYBE!'),
  500,
);

for (let i = 0; i < 1e10; i++) {
  // 同步阻塞
}

在这个例子中定义了计时器之后，我们立即通过一个大的 for 循环来阻塞运行。 1e10 的意思是 1 前面有 10 个零，所以这个循环是 100 亿次循环（基本上模拟了繁忙的 CPU）。在循环时 Node 无法执行任何操作。

当然，这在实际开发中非常糟糕，但是它能帮你了解 setTimeout 延迟是无法保证马上就开始的事实。 500 ms 表示最小延迟为 500 ms。实际上，这段脚本将会执行很长的时间。它必须先等待阻塞循环才能开始。

计时器编码挑战 #2

编写一段脚本，每秒输出一次消息 “Hello World”，但仅输出 5 次。 5 次后，脚本应输出消息 “Done” 并退出。

要求：不能用 setTimeout。

提示：你需要一个计数器。

解决方案

这是我的方法：

let counter = 0;
const intervalId = setInterval(() => {
  console.log('Hello World');
  counter += 1;if (counter === 5) {
    console.log('Done');
    clearInterval(intervalId);
  }
}, 1000);

把 counter 的值初始化为 0，然后通过 setInterval 得到其 ID。

延迟函数将输出消息并使计数器加 1。在函数内部的 if 语句中检查现在是否已经输出 5 次了，如果是的话，则输出“Done”并用 intervalId 常数清理。间隔延迟为 1000 毫秒。

究竟是谁调用了延迟函数？

当在常规函数中使用 JavaScript 的 this 关键字时，如下所示：

function whoCalledMe() {
  console.log('Caller is', this);
}

在关键字 this 中的值将代表函数的调用者。如果你在 Node REPL 内定义以上函数，则调用方将是 global 对象。如果在浏览器的控制台中定义函数，则调用方将是 window 对象。

下面把函数定义为对象的属性，这样可以看的更加清楚：

const obj = { 
  id: '42',
  whoCalledMe() {
    console.log('Caller is', this);
  }
}; // 现在，函数引用为：obj.whoCallMe

现在，当你直接用其引用去调用 obj.whoCallMe 函数时，调用者将是 obj 对象（由其 ID 进行标识）：

现在的问题是，如果把 obj.whoCallMe 的引用传递给 setTimetout 调用，调用者将会是谁？

// 将会输出什么？
setTimeout(obj.whoCalledMe, 0);

在这种情况下，调用者会是谁？

根据执行计时器函数的位置不同，答案也不一样。在当前这种情况下，根本无法确定调用者是谁。你会失去对调用者的控制，因为计时器只是其中的一种可能。如果你在 Node REPL 中对其进行测试，则会看到调用者是一个 Timetout 对象：

注意，在常规函数中使用 JavaScript 的 this 关键字时这非常重要。如果你使用箭头函数的话，则无需担心调用者是谁。

计时器编码挑战 #3

编写一段脚本，连续输出消息 “Hello World”，但是每次延迟都不一致。从 1 秒开始，然后每次增加 1 秒。即第二次会有 2 秒的延迟，第三时间会有3秒的延迟，依此类推。

如果在输出的消息中包含延迟。预期的输出如下：

Hello World. 1
Hello World. 2
Hello World. 3
...

要求： 你只能用 const 来定义变量，不能用 let 或 var。

解决方案

由于延迟量是这项挑战中的变量，因此在这里不能用 setInterval，但是可以在递归调用中使用 setTimeout 手动创建执行间隔。第一个使用 setTimeout 执行的函数将会创建另一个计时器，依此类推。

另外，因为不能用 let 和 var，所以我们没有办法用计数器来增加每次递归调用中的延迟，但是可以使递归函数的参数在递归调用中递增。

下面的方法供你参考：

const greeting = delay =>
  setTimeout(() => {
    console.log('Hello World. ' + delay);
    greeting(delay + 1);
  }, delay * 1000);
greeting(1);

计时器编码挑战 #4

编写一段脚本，用和挑战#3 相同的可变延迟概念连续输出消息 “Hello World”，但是这次，每个主延迟间隔以 5 条消息为一组。前 5 条消息的延迟为 100ms，然后是下 5 条消息的延迟为 200ms，然后是 300ms，依此类推。

脚本的行为如下：

在 100 毫秒时，脚本开始输出 “Hello World”，并以 100 毫秒的间隔执行 5 次。第一条消息将在 100 毫秒显示，第二条消息在 200 毫秒出现，依此类推。
在输出前 5。条消息之后，脚本应将主延迟增加到 200ms。所以第 6 条消息将在 500 ms + 200 ms（700ms）时输出，第 7 条消息将在 900ms 输出，第 8。条消息将在 1100ms 输出，依此类推。
10 条消息后，脚本把主延迟增加到 300ms。所以第 11 条消息应该在 500ms + 1000ms + 300ms（18000ms）时输出。第 12 条消息在 21000ms 输出，依此类推。
一直延续这个模式。

在输出的消息中包含延迟。预期的输出如下所示（不带注释）：

Hello World. 100  // At 100ms
Hello World. 100  // At 200ms
Hello World. 100  // At 300ms
Hello World. 100  // At 400ms
Hello World. 100  // At 500ms
Hello World. 200  // At 700ms
Hello World. 200  // At 900ms
Hello World. 200  // At 1100ms
...

要求： 只能用 setInterval （不能用 setTimeout），并且只能用一个 if 语句。

解决方案

因为只能用 setInterval ，所以在这里需要通过递归来增加下一次 setInterval 调用的延迟。另外还需要一个 if 语句，用来控制在对该递归函数的 5 次调用之后执行该操作。

下面的解决方案供你参考：

let lastIntervalId, counter = 5;const greeting = delay => {
  if (counter === 5) {
    clearInterval(lastIntervalId);
    lastIntervalId = setInterval(() => {
      console.log('Hello World. ', delay);
      greeting(delay + 100);
    }, delay);
    counter = 0;
  }counter += 1;
};greeting(100);

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