setImmediate() vs setTimeout() 在 JavaScript 中的區(qū)別

在 JavaScript 中，setImmediate() 和 setTimeout() 都用于調(diào)度任務(wù)，但它們的工作方式不同。

JavaScript 的異步特性

JavaScript 以其非阻塞、異步行為而聞名，尤其是在 Node.js 環(huán)境中。如果你曾經(jīng)參與過(guò)涉及定時(shí)器或回調(diào)的項(xiàng)目，你可能遇到過(guò) setTimeout()，甚至 setImmediate()。乍一看，這兩個(gè)函數(shù)似乎做的是同一件事——調(diào)度任務(wù)以便稍后運(yùn)行。但如果你曾經(jīng)一起運(yùn)行它們，你可能會(huì)注意到一些有趣的行為。

盡管它們的目的相似，但 setImmediate() 和 setTimeout() 在底層的操作方式不同。如果你想知道為什么 setImmediate() 回調(diào)似乎一個(gè)接一個(gè)地運(yùn)行，而 setTimeout() 回調(diào)則是間隔開(kāi)的，本指南將為你解析其中的原因。

這不僅僅是 JavaScript 的一個(gè)怪癖；它與 Node.js 如何管理異步任務(wù)密切相關(guān)。理解這兩個(gè)函數(shù)之間的差異將幫助你更好地控制代碼的時(shí)間和執(zhí)行順序，這對(duì)于大型應(yīng)用程序尤其重要，因?yàn)榧词故菚r(shí)間上的微小失誤也可能導(dǎo)致難以發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤。

我們將深入探討事件循環(huán)，它如何處理這些定時(shí)器，以及為什么在一起使用它們時(shí)事情并不總是按預(yù)期發(fā)生。到最后，你將更清楚地了解何時(shí)使用 setTimeout() 或 setImmediate()，以滿足你所需的時(shí)間行為。

行為差異

setImmediate(() => {console.log("setImmediate 1");
});setTimeout(() => {console.log("setTimeout 1");
}, 0);setTimeout(() => {console.log("setTimeout 2");
}, 0);setImmediate(() => {console.log("setImmediate 2");
});

當(dāng)你運(yùn)行這段代碼時(shí)，你可能期望 setTimeout 回調(diào)按定義的順序執(zhí)行，然后是 setImmediate 回調(diào)。但你在控制臺(tái)中看到的是：

setTimeout 1
setImmediate 1
setImmediate 2
setTimeout 2

如果這讓你感到困惑，不要擔(dān)心。讓我們解開(kāi)其中的原因。

事件循環(huán)

要理解這一點(diǎn)，我們需要快速了解 Node.js 如何管理異步操作。Node.js 的異步特性核心是事件循環(huán)。

在 Node.js 中，事件循環(huán)處理不同的階段，每個(gè)階段負(fù)責(zé)執(zhí)行某些類型的回調(diào)。它幫助管理非阻塞任務(wù)，確保函數(shù)可以異步執(zhí)行。在這些階段中，有不同的隊(duì)列。對(duì)于本次討論，有兩個(gè)隊(duì)列是重要的：

• 宏任務(wù)隊(duì)列：這是 setTimeout 和 setImmediate 等任務(wù)所在的地方。
• 微任務(wù)隊(duì)列：這是 promises (Promise.then()) 和 process.nextTick() 回調(diào)所在的地方。

事件循環(huán)的工作原理

要理解 setTimeout() 和 setImmediate() 的工作原理，我們需要看看 Node.js 中的事件循環(huán)。事件循環(huán)允許 Node.js 處理異步代碼。它在不同的階段處理不同類型的操作，每個(gè)階段負(fù)責(zé)特定的任務(wù)。

   ┌───────────────────────────┐
┌─>│           timers          │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
│  │     pending callbacks     │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
│  │       idle, prepare       │
│  └─────────────┬─────────────┘      ┌───────────────┐
│  ┌─────────────┴─────────────┐      │   incoming:   │
│  │           poll            │<─────┤  connections, │
│  └─────────────┬─────────────┘      │   data, etc.  │
│  ┌─────────────┴─────────────┐      └───────────────┘
│  │           check           │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
└──┤      close callbacks      │└───────────────────────────┘

1. 定時(shí)器階段：這是處理 setTimeout() 回調(diào)的地方。即使是 0 毫秒的延遲，它們也要等到下一次循環(huán)迭代才能執(zhí)行。
2. 待處理回調(diào)階段：處理已完成的 I/O 事件，但我們的示例中沒(méi)有，所以跳過(guò)這個(gè)階段。
3. 檢查階段：setImmediate() 回調(diào)在這里運(yùn)行。它們?cè)?I/O 任務(wù)之后立即執(zhí)行，但在 setTimeout() 回調(diào)之前。
4. 輪詢階段：處理新的傳入 I/O 操作，如文件讀取或網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求。如果沒(méi)有 I/O，事件循環(huán)會(huì)跳過(guò)這個(gè)階段。
5. 下一次循環(huán)迭代：在檢查階段之后，事件循環(huán)回到處理下一個(gè)定時(shí)器階段，在那里 setTimeout() 回調(diào)最終運(yùn)行。

setTimeout() 的 0 延遲

當(dāng)你使用 setTimeout() 并設(shè)置延遲為 0 時(shí)，你實(shí)際上是在告訴 Node.js 在當(dāng)前操作完成后盡快運(yùn)行回調(diào)。然而，重要的是要記住，“盡快”仍然取決于事件循環(huán)的階段。

setTimeout(() => {console.log("setTimeout 1 with 0 delay");
}, 0);setImmediate(() => {console.log("setImmediate 1");
});setTimeout(() => {console.log("setTimeout 2 with 0 delay");
}, 0);

輸出結(jié)果：

setTimeout 1 with 0 delay
setImmediate 1
setTimeout 2 with 0 delay

即使延遲為 0，setTimeout() 回調(diào)仍然需要等待定時(shí)器階段的下一次循環(huán)，因此不會(huì)立即運(yùn)行。相反，它被放置在宏任務(wù)隊(duì)列中，以便在下一個(gè)可用機(jī)會(huì)執(zhí)行。

setImmediate()

另一方面，setImmediate() 設(shè)計(jì)用于在 I/O 事件完成后執(zhí)行回調(diào)，在同一事件循環(huán)迭代中。這意味著 setImmediate() 回調(diào)在額外的定時(shí)器（如 setTimeout()）執(zhí)行之前被處理，特別是在沒(méi)有 I/O 的情況下。

在我們的示例中，由于沒(méi)有 I/O 發(fā)生，兩個(gè) setImmediate() 回調(diào)會(huì)一個(gè)接一個(gè)地執(zhí)行，然后才輪到第二個(gè) setTimeout() 回調(diào)。

為什么 setImmediate 回調(diào)會(huì)一起運(yùn)行？

1. 相同的事件循環(huán)周期：兩個(gè) setImmediate 調(diào)用在事件循環(huán)的同一個(gè)周期（或循環(huán)）中被放置到宏任務(wù)隊(duì)列中。Node.js 按順序處理這些任務(wù)。
2. 優(yōu)先于 setTimeout()：即使 setTimeout() 設(shè)定了 0 延遲，這也不保證立即執(zhí)行。setImmediate() 回調(diào)在當(dāng)前周期中優(yōu)先于 setTimeout() 任務(wù)。

現(xiàn)實(shí)世界的類比

想象一下在餐館點(diǎn)餐和飲料。

1. 你點(diǎn)了一道菜（代表 setTimeout(0)）。
2. 廚師將其添加到訂單隊(duì)列中，一旦準(zhǔn)備好就會(huì)送達(dá)。
3. 同時(shí)，你要了一杯水（setImmediate()），由于它快速且容易準(zhǔn)備，服務(wù)員會(huì)在你的食物完成之前立即送達(dá)。

在這個(gè)類比中，水（快速任務(wù)）首先被處理，即使兩個(gè)訂單幾乎同時(shí)下達(dá)。菜（稍微復(fù)雜一些）稍后送達(dá)。

這種情況總是發(fā)生嗎？

不一定。setImmediate() 和 setTimeout() 的行為可能取決于代碼中發(fā)生的其他異步操作。如果有 I/O 操作，執(zhí)行順序可能會(huì)改變，因?yàn)?setImmediate() 只會(huì)在 I/O 事件完成后運(yùn)行。

const fs = require("fs");fs.readFile("example.txt", () => {setTimeout(() => {console.log("setTimeout after I/O");}, 0);setImmediate(() => {console.log("setImmediate after I/O");});
});

輸出結(jié)果：

setImmediate after I/O
setTimeout after I/O

在這種情況下，setImmediate() 總是在 setTimeout() 之前運(yùn)行，因?yàn)槭录h(huán)在 I/O 回調(diào)之后優(yōu)先處理 setImmediate()。

當(dāng)沒(méi)有 I/O 事件時(shí)，兩個(gè) setImmediate() 回調(diào)會(huì)一個(gè)接一個(gè)地運(yùn)行，然后才輪到 setTimeout() 回調(diào)。

process.nextTick() 和 Promises

以下示例展示了 Node.js 中各種異步操作的處理方式：

setTimeout(() => {console.log("setTimeout");
}, 0);setImmediate(() => {console.log("setImmediate");
});Promise.resolve().then(() => {console.log("Promise then");
});process.nextTick(() => {console.log("process.nextTick");
});

輸出結(jié)果：

process.nextTick
Promise then
setTimeout
setImmediate

• process.nextTick()：這將在任何其他任務(wù)之前運(yùn)行，甚至在微任務(wù)（如 Promises）之前。
• Promise.then()：這是一個(gè)微任務(wù)，因此它在當(dāng)前操作之后但在宏任務(wù)（如 setTimeout() 和 setImmediate()）之前運(yùn)行。
• setTimeout()：在微任務(wù)處理完之后運(yùn)行。
• setImmediate()：盡管它類似于 setTimeout()，但它在事件循環(huán)周期的后期運(yùn)行，在當(dāng)前 I/O 操作之后。

Node.js 的異步行為有時(shí)可能會(huì)令人困惑，特別是在處理 setTimeout() 和 setImmediate() 時(shí)。關(guān)鍵是理解事件循環(huán)以及任務(wù)在不同階段的調(diào)度方式。

• setImmediate() 在 I/O 事件之后和當(dāng)前事件循環(huán)周期內(nèi)運(yùn)行。
• setTimeout() 在指定的延遲之后運(yùn)行，即使延遲為 0，它也會(huì)為下一次事件循環(huán)迭代調(diào)度任務(wù)。
• 當(dāng)沒(méi)有 I/O 操作時(shí)，setImmediate() 會(huì)在下一個(gè) setTimeout() 之前連續(xù)執(zhí)行。

理解這些差異有助于你精確控制代碼的運(yùn)行時(shí)間，這在高性能應(yīng)用程序中至關(guān)重要，因?yàn)闀r(shí)間和效率非常重要。