从简单中窥见高端，彻底搞懂任务可中断机制与任务插队机制-51CTO.COM

今天我就用最基础的方式重新跟大家分享一下什么是任务可中断。

一、任务拆分

首先，我们要明确的一个前提，是一个完整的函数执行是不可以中断的。因此如果你把一整个任务全部都放到一个函数中来执行，那么想要做到任务可中断是不可能的。

例如，现在我有一个任务，往父级元素中插入 10 万个子节点 <span>1</span>，然后我们可以随便写这样一个函数来完成这个逻辑。

btn.onclick = () => {
  let i = 0
  for (; i < 100000; i++) {
    let span = document.createElement('span')
    span.innerText = 1
    container.appendChild(span)
  }
}

然后这个时候，我们就发现一个问题，当我们点击之后，页面上并不会立即显示插入的内容，而是会卡顿一会儿，才会显示。

原因是因为 10 万个节点的插入逻辑是一个同步的过程，JS 逻辑的执行时间过长导致了浏览器迟迟无法执行渲染。

那么为了优化这种情况，我们可以考虑将渲染 10 万个节点这个大的任务，拆分成 10 万个渲染 1 个节点的小任务。

function task() {
  let span = document.createElement('span')
  span.innerText = 1
  container.appendChild(span)
}

并将这 10 万个任务，放进一个数组中。

const taskQueue = Array.from({ length: 100000 }, () => task)

执行这 100 万个任务，就通过遍历 taskQueue 的方式来执行，这样，我们就可以通过中断队列遍历的方式，来中断任务的执行。

二、需要中断的原因

在浏览器中，渲染引擎在每一帧都有机会渲染页面，那么页面的表现就不会卡顿。但是刚才我们的情况是，JS 执行时间过长，导致渲染引擎一直没有机会渲染，所以用户感受到的就是卡顿。

那么解决这个问题的原理，就是根据浏览器渲染频率，对 JS 要执行的任务进行拆分，JS 执行一部分，然后渲染引擎渲染一部分，完成之后，JS 再继续执行，渲染引擎再渲染。

通过这样间隔执行的方式，让用户感知不到卡顿的存在。

三、中断的判断条件

如果你的显示器是 60 Hz，那么浏览器一帧的渲染间隔时间大约就是 16.7ms，因此，我们可以利用浏览器渲染任务完成之后的空余时间来执行被拆分的 JS 任务，浏览器给我们提供了一个钩子函数 requestIdleCallback 在空余时间执行我们想要的逻辑。

需要注意的是，许多朋友对 1ms 没什么概念，对于计算机来说，16.7ms 时间其实非常的长，简单的函数 1 ms 可以执行非常多次。

例如，如果只是简单的递增。

var k = 0
let startTime = performance.now()

while (performance.now() - startTime <= 1) {
  // console.log('xx')
  k += 1
}
console.log(k)

在我的电脑上，1ms k 值最高可以递增到 6500+，如果我要执行 console.log 函数，最高可以执行 100+ 次。

我们来学习一下 requestIdleCallback 的语法。

requestIdleCallback(callback[, options])

callback 是需要执行的任务，接收一个 IdleDeadline 对象作为参数。IdleDeadline 包含 2 个重要字段。

didTimeout，布尔值，表示任务是否超时。
timeRemaining() ，用于获取当前帧的剩余时间。

options 是一个可选参数，目前只有一个值 timeout，表示如果超过这个时间，任务还没有执行，则强制执行任务，不需要等待空闲时间。

因此当我们通过上面的 deadline 发现没有剩余时间执行更多的任务了，那我们就中断遍历过程。

四、代码实现

实现起来非常简单，我们用 while 循环来遍历 queueTask，然后根据 deadline 的情况来中断遍历过程，代码如下：

btn.onclick = () => {
  btn.innerText = '已点击，插入中'

  requestIdleCallback((deadline) => {
    let task;
    while ((task = taskQueue.pop()) && !deadline.didTimeout && deadline.timeRemaining() > 0) {
      task()
    }
  })
}

此时因为没有加入递归逻辑去连续触发 requestIdleCallback，但是我们可以通过连续点击的方式查看执行效果。

然后我们加入递归逻辑让他们自动把剩余的任务全部执行完，定义一个 performWorkUnit。

function performWorkUnit() {
  // 任务执行完毕后结束递归
  if (taskQueue.length === 0) {
    btn.innerText = '执行'
    return
  }

  requestIdleCallback(deadline => {
    let task;
    while ((task = taskQueue.pop()) && !deadline.didTimeout && deadline.timeRemaining() > 0) {
      task()
    }
    performWorkUnit()
  })
}

然后在点击事件中调用即可。

btn.onclick = () => {
  btn.innerText = '已点击，插入中'
  requestIdleCallback(performWorkUnit)
}

执行效果如图所示，我们会发现卡顿消失了。

此时我们为了更好的观察效果，让每一个小任务的执行都阻塞 1ms。

function task() {
  const startTime = performance.now()
  let span = document.createElement('span')
  span.innerText = 1

  while (performance.now() - startTime < 1) {
    // 阻塞 1 ms
  }
  container.appendChild(span)
}

然后把任务数量改成 1000。

const taskQueue = Array.from({ length: 1000 }, () => task)

执行效果如下：

五、插队

我们另外起一个按钮，专门用于执行一些插队任务。插队的逻辑非常简单，只需要往 taskQueue 中添加任务即可。不过插队任务的优先级更高一些，因此要通过 push 来添加，以确保任务能够更早的执行。

首先声明一个 highPriorityTask 函数用于创建优先级更高的任务。

function highPriorityTask() {
  const startTime = performance.now()
  let span = document.createElement('span')
  span.style.color = 'red'
  span.innerHTML = '<strong>插队任务</strong>'

  while (performance.now() - startTime < 1) {
    // 阻塞 1 ms
  }
  container.appendChild(span)
}

新增一个按钮，用于触发插队任务的执行。

pushBtn.onclick = function () {
  taskQueue.push(highPriorityTask)
}

我们来看一下执行效果，每当我点击插队任务按钮，就会执行一个优先级更高的任务。

代码非常的简单，不过理解可能需要稍微思考一下。因为 performWorkUnit 中递归在遍历队列 taskQueue，并且这个递归过程是一直处于中断 -> 恢复的过程中，因此，当遍历被中断后，在它恢复之前，我们可以往 taskQueue 中插入新的任务到队列头部，当它重新开始遍历时，新加入的任务就会被执行。

这里一个小的细节是，在事件循环的运行规则中，点击事件的回调会比 requestIdleCallback 更早执行。

六、总结

这个逻辑就是 React 并发模式的底层原理。只不过在 React 中，同时兼容了同步更新与异步更新，并且设计了更加复杂的优先级机制，增加了更多场景的条件判断，导致源码看上去变得更加复杂了。

当然，React 由于为了兼容更多的场景，改写了任务中断的判断条件。因为在别的环境里，例如 node/React Native 等，不支持 requestIdleCallback，在这些场景之下，React 把中断策略改为 5ms 中断一次，然后利用 performance.now 或者 Date.now 来记录时间。

/* eslint-disable no-var */
var getCurrentTime;
var hasPerformanceNow = typeof performance === 'object' && typeof performance.now === 'function';

if (hasPerformanceNow) {
  var localPerformance = performance;

  getCurrentTime = function () {
    return localPerformance.now();
  };
} else {
  var localDate = Date;
  var initialTime = localDate.now();

  getCurrentTime = function () {
    return localDate.now() - initialTime;
  };

function shouldYieldToHost() {
  var timeElapsed = getCurrentTime() - startTime;

  if (timeElapsed < frameInterval) { // 5ms
    // 主线程只被阻塞了很短时间;
    // smaller than a single frame. Don't yield yet.
    return false;
  } 
  // 主线程被阻塞的时间不可忽视
  return true;
}

并使用别的方式来替代 requestIdleCallback。

node/old IE：setImmediate
DOM/worker：MessageChannel
兜底方案：setTimeout

let schedulePerformWorkUntilDeadline;
if (typeof localSetImmediate === 'function') {
  // Node.js and old IE.
  schedulePerformWorkUntilDeadline = () => {
    localSetImmediate(performWorkUntilDeadline);
  };
} else if (typeof MessageChannel !== 'undefined') {
  // DOM and Worker environments.
  // We prefer MessageChannel because of the 4ms setTimeout clamping.
  const channel = new MessageChannel();
  const port = channel.port2;
  channel.port1.onmessage = performWorkUntilDeadline;
  schedulePerformWorkUntilDeadline = () => {
    port.postMessage(null);
  };
} else {
  // We should only fallback here in non-browser environments.
  schedulePerformWorkUntilDeadline = () => {
    // $FlowFixMe[not-a-function] nullable value
    // @ts-ignore
    localSetTimeout(performWorkUntilDeadline, 0);
  };
}