2021-05-13 如何实现比 setTimeout 快 80 倍的定时器？

如何实现比 setTimeout 快 80 倍的定时器？

在浏览器中，setTimeout()/setInterval() 的每调用一次定时器的最小间隔是 4ms，这通常是因为函数嵌套导致（嵌套层级达到肯定深度）。

简单来说，5 层以上的定时器嵌套会导致至少 4ms 的推迟。

用如下代码做个测试：

let a = performance.now();setTimeout(() => {  let b = performance.now();  console.log(b - a);  setTimeout(() => {    let c = performance.now();    console.log(c - b);    setTimeout(() => {      let d = performance.now();      console.log(d - c);      setTimeout(() => {        let e = performance.now();        console.log(e - d);        setTimeout(() => {          let f = performance.now();          console.log(f - e);          setTimeout(() => {            let g = performance.now();            console.log(g - f);          }, 0);        }, 0);      }, 0);    }, 0);  }, 0);}, 0);// 1.3500000350177288// 1.244999933987856// 1.38000026345253// 1.2050000950694084// 4.724999889731407// 5.309999920427799

探究

假设我们就需要一个「立刻执行」的定时器呢？有什么办法绕过这个 4ms 的推迟吗，上面那篇 MDN 文档的角落里有少量线索：

假如想在浏览器中实现 0ms 延时的定时器，你可以参考这里[3]所说的 window.postMessage()。

用 postMessage 来实现真正 0 推迟的定时器：

(function() {  var timeouts = [];  var messageName = 'zero-timeout-message';  // 保持 setTimeout 的形态，只接受单个函数的参数，推迟始终为 0。  function setZeroTimeout(fn) {    timeouts.push(fn);    window.postMessage(messageName, '*');  }  function handleMessage(event) {    if (event.source == window && event.data == messageName) {      event.stopPropagation();      if (timeouts.length > 0) {        var fn = timeouts.shift();        fn();      }    }  }  window.addEventListener('message', handleMessage, true);  // 把 API 增加到 window 对象上  window.setZeroTimeout = setZeroTimeout;})();

因为 postMessage 的回调函数的执行时机和 setTimeout 相似，都属于宏任务，所以可以简单利用 postMessage 和 addEventListener('message') 的消息通知组合，来实现模拟定时器的功能。

再利用上面的嵌套定时器的例子来跑一下测试：

// 0.3850003704428673// 0.23999996483325958// 0.15999982133507729// 0.3349999897181988// 0.169999897480011// 0.135000329464674

一律在 0.1 ~ 0.3 毫秒级别，而且不会随着嵌套层数的增多而添加推迟。

测试

从理论上来说，因为 postMessage 的实现没有被浏览器引擎限制速度，肯定是比 setTimeout 要快的。但空口无凭，咱们用数据说话。

作者设计了一个试验方法，就是分别用 postMessage 版定时器和传统定时器做一个递归执行计数函数的操作，看看同样计数到 100 分别需要花多少时间。读者也可以在这里自己跑一下测试[4]。

function runtest() {  var output = document.getElementById('output');  var outputText = document.createTextNode('');  output.appendChild(outputText);  function printOutput(line) {    outputText.data += line + '\n';  }  var i = 0;  var startTime = Date.now();  // 通过递归 setZeroTimeout 达到 100 计数  // 达到 100 后切换成 setTimeout 来试验  function test1() {    if (++i == 100) {      var endTime = Date.now();      printOutput(        '100 iterations of setZeroTimeout took ' + (endTime - startTime) + ' milliseconds.'      );      i = 0;      startTime = Date.now();      setTimeout(test2, 0);    } else {      setZeroTimeout(test1);    }  }  setZeroTimeout(test1);  // 通过递归 setTimeout 达到 100 计数  function test2() {    if (++i == 100) {      var endTime = Date.now();      printOutput(        '100 iterations of setTimeout(0) took ' + (endTime - startTime) + ' milliseconds.'      );    } else {      setTimeout(test2, 0);    }  }}

直接放结论，这个差距不固定，在我的 mac 上用无痕模式排除插件等因素的干扰后，以计数到 100 为例，大概有 80 ~ 100 倍的时间差距。在我硬件更好的台式机上，甚至能到 200 倍以上。

Performance 面板

只是看冷冰冰的数字还不够过瘾，我们打开 Performance 面板，看看更直观的可视化界面中，postMessage 版的定时器和 setTimeout 版的定时器是如何分布的。

image.png

这张分布图非常直观的表现出了我们上面所说的所有现象，左边的 postMessage 版本的定时器分布非常密集，大概在 5ms 以内就执行完了所有的计数任务。

而右边的 setTimeout 版本相比较下分布的就很稀疏了，而且通过上方的时间轴可以看出，前四次的执行间隔大概在 1ms 左右，到了第五次就拉开到 4ms 以上。

总结

通过本文，你大概可以理解如下几个知识点：

1. setTimeout 的 4ms 推迟历史起因，具体体现。
2. 如何通过 postMessage 实现一个真正 0 推迟的定时器。

原文链接：如何实现比 setTimeout 快 80 倍的定时器？