字节面试：如何实现准时的setTimeout
来源：程序员Sunday
最近有同学在面试的时候被问到了这个问题。所以我们利用这篇文章对这个问题进行下解答。
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