如何实现准时的setTimeout

背景

setTimeout 是不准的。因为 setTimeout 是一个宏任务，它的指定时间指的是：进入主线程的时间。

setTimeout(callback,?进入主线程的时间)

所以什么时候可以执行 callback，需要看?主线程前面还有多少任务待执行。

由此，才有了这个问题。

我们可以通过这个场景来进行演示：

运行代码如下，通过一个计数器来记录每一次 setTimeout 的调用，而设定的间隔 * 计数次数，就等于理想状态下的延迟，通过以下例子来查看我们计时器的准确性

function?timer()?{?
???var?speed?=?50,?//?设定间隔?
???counter?=?1,??//?计数?
???start?=?new?Date().getTime();?
????
???function?instance()?
???{?
????var?ideal?=?(counter?*?speed),?
????real?=?(new?Date().getTime()?-?start);?
?????
????counter++;?
????form.ideal.value?=?ideal;?//?记录理想值?
????form.real.value?=?real;???//?记录真实值?
?
????var?diff?=?(real?-?ideal);?
????form.diff.value?=?diff;??//?差值?
?
????window.setTimeout(function()?{?instance();?},?speed);?
???};?
????
???window.setTimeout(function()?{?instance();?},?speed);?
}?
timer();?

而我们如果在 setTimeout 还未执行期间加入一些额外的代码逻辑，再来看看这个差值。

...?
window.setTimeout(function()?{?instance();?},?speed);?
for(var?x=1,?i=0;?i<10000000;?i++)?{?x?*=?(i?+?1);?}?
}?
...?

可以看出，这大大加剧了误差。

可以看到随着时间的推移， setTimeout 实际执行的时间和理想的时间差值会越来越大，这就不是我们预期的样子。类比真实的场景，对于一些倒计时以及动画来说都会造成时间的偏差都是不理想的。

这站图可以很好的描述以上问题：

如何实现准时的 “setTimeout”

requestAnimationFrame

window.requestAnimationFrame() 告诉浏览器——你希望执行一个动画，并且要求浏览器在下次重绘之前调用指定的回调函数更新动画。

该方法需要传入一个回调函数作为参数，该回调函数会在浏览器下一次重绘之前执行，回调函数执行次数通常是每秒60次，也就是每16.7ms 执行一次，但是并不一定保证为 16.7 ms。

我们也可以尝试一下将它来模拟 setTimeout。

//?模拟代码?
function?setTimeout2?(cb,?delay)?{?
????let?startTime?=?Date.now()?
????loop()?
???
????function?loop?()?{?
??????const?now?=?Date.now()?
??????if?(now?-?startTime?>=?delay)?{?
????????cb();?
????????return;?
??????}?
??????requestAnimationFrame(loop)?
????}?
}?

发现由于 16.7 ms 间隔执行，在使用间隔很小的定时器，很容易导致时间的不准确。

再看看额外代码的引入效果。

...?
?window.setInterval2(function?()?{?instance();?},?speed);?
}?
for?(var?x?=?1,?i?=?0;?i?<?10000000;?i++)?{?x?*=?(i?+?1);?}?
...?

略微加剧了误差的增加，因此这种方案仍然不是一种好的方案。

while

想得到准确的，我们第一反应就是如果我们能够主动去触发，获取到最开始的时间，以及不断去轮询当前时间，如果差值是预期的时间，那么这个定时器肯定是准确的，那么用 while 可以实现这个功能。

理解起来也很简单：

代码如下：

function?timer(time)?{?
????const?startTime?=?Date.now();?
????while(true)?{?
????????const?now?=?Date.now();?
????????if(now?-?startTime?>=?time)?{?
????????????console.log('误差',?now?-?startTime?-?time);?
????????????return;?
????????}?
????}?
}?
timer(5000);?

打印：误差 0

显然这样的方式很精确，但是我们知道 js 是单线程运行，使用这样的方式强行霸占线程会使得页面进入卡死状态，这样的结果显然是不合适的。

setTimeout 系统时间补偿

这个方案是在 stackoverflow 看到的一个方案，我们来看看此方案和原方案的区别

原方案

setTimeout系统时间补偿

当每一次定时器执行时后，都去获取系统的时间来进行修正，虽然每次运行可能会有误差，但是通过系统时间对每次运行的修复，能够让后面每一次时间都得到一个补偿。

function?timer()?{?
???var?speed?=?500,?
???counter?=?1,??
???start?=?new?Date().getTime();?
????
???function?instance()?
???{?
????var?real?=?(counter?*?speed),?
????ideal?=?(new?Date().getTime()?-?start);?
?????
????counter++;?
?
????var?diff?=?(ideal?-?real);?
????form.diff.value?=?diff;?
?
????window.setTimeout(function()?{?instance();?},?(speed?-?diff));?//?通过系统时间进行修复?
?
???};?
????
???window.setTimeout(function()?{?instance();?},?speed);?
}?

再来看看加入额外的代码逻辑的情况。

依旧非常的稳定，因此通过系统的时间补偿，能够让我们的 setTimeout 变得更加准时，至此我们完成了如何让 setTimeout 准时的探索。

好了我们最后来总结一下4种方案的优缺点

while、Web Worker、requestAnimationFrame、setTimeout?系统时间补偿