理解setTimeout()

之前在网上看了很多关于setTimeout的文章，但我感觉都只是点到为止，并没有较深入的去剖析，也可能是我脑袋瓜笨，不容易被点解。后面看了《你不知道的javascript-上卷》一书，决定重新再来理一次。这次我觉得我应该整明白了。于是分享给大家，文中解释有错误的部分还希望大家留言指正。

首先我们还是来看那道大家再熟悉不过的前端面试题：

 for (var i = 1;i <= 5;i ++) {

   setTimeout(function timer() {

       console.log(i)

   },i * 1000)

 }

我想刚入门的童鞋或者对 JS作用域 、 闭包 以及 事件循环 等概念不了解的童鞋会想当然的认为这道题的答案应该是：
第一次循环，隔一秒输出1；
第二次循环，隔两秒输出2；
第三次循环，隔三秒输出3；
第四次循环，隔四秒输出4；
第五次循环，隔五秒输出5；
或者还有同学预期的结果是分别输出数字1~5，每秒一次，每次一个。

但实际结果大家去控制台打印了都知道：以一秒的频率连续输出五个6！
相信对于很多童鞋第一次看到这个结果是懵的，包括我第一次看到结果是懵逼的！

然而还没等你反应过来，面试官又要求你改动一下代码，要它以一秒的频率分别输出1，2，3，4，5。如果你不了解或者没有深入理解JS中的作用域、闭包以及事件循环，那么就可以和面试官说拜拜了。

这道题涉及到的知识点我上面已经提到过两次，这里我们还是先简单地过一下这些知识点：
1、 作用域 ：这里我引用《你不知道的javascript》中的一个比喻，可以把作用域链想象成一座高楼，第一层代表当前执行作用域，楼的顶层代表全局作用域。我们在查找变量时会先在当前楼层进行查找，如果没有找到，就会坐电梯前往上一层楼，如果还是没有找到就继续向上找，以此类推。到达顶层后（全局作用域），可能找到了你所需的变量，也可能没找到，但无论如何查找过程都将停止。
2、 闭包 ：我的理解是在传递函数类型的变量时，该函数会保留定义它的所在函数的作用域。读起来可能比较绕，或者可以简单的这么理解，A函数中定义了B函数并且它返回了B函数，那么不管B函数在哪里被调用或如何被调用，它都会保留A函数的作用域。
3、 事件循环 ：这个概念深入起来很复杂，下面新开一个段落只说一些跟本文相关的内容。

说起事件循环，不得不提起 任务队列 。事件循环只有一个，但任务队列可能有多个，任务队列可分为 宏任务（macro-task） 和 微任务（micro-task） 。 XHR回调、事件回调（鼠标键盘事件）、setImmediate、setTimeout、setInterval、indexedDB数据库操作等I/O以及UI rendering 都属于宏任务（也有文章说UI render不属于宏任务，目前还没有定论）， process.nextTick、Promise.then、Object.observer(已经被废弃)、MutationObserver(html5新特性) 属于微任务。注意进入到任务队列的是具体的执行任务的函数。比如上述例子setTimeout()中的timer函数。另外不同类型的任务会分别进入到他们所属类型的任务队列，比如所有setTimeout()的回调都会进入到setTimeout任务队列，所有then()回调都会进入到then队列。当前的整体代码我们可以认为是宏任务。事件循环从当前整体代码开始第一次事件循环，然后再执行队列中所有的微任务，当微任务执行完毕之后，事件循环再找到其中一个宏任务队列并执行其中的所有任务，然后再找到一个微任务队列并执行里面的所有任务，就这样一直循环下去。这就是我所理解的事件循环。来，还是看个栗子：

 console.log('global')

 setTimeout(function () {

    console.log('timeout1')

    new Promise(function (resolve) {

      console.log('timeout1_promise')

        resolve()

    }).then(function () {

      console.log('timeout1_then')

   })

 },2000)

 for (var i = 1;i <= 5;i ++) {

   setTimeout(function() {

     console.log(i)

   },i*1000)

   console.log(i)

 }

 new Promise(function (resolve) {

   console.log('promise1')

   resolve()

  }).then(function () {

   console.log('then1')

 })

 setTimeout(function () {

   console.log('timeout2')

   new Promise(function (resolve) {

     console.log('timeout2_promise')

     resolve()

   }).then(function () {

     console.log('timeout2_then')

   })

 }, 1000)

 new Promise(function (resolve) {

   console.log('promise2')

   resolve()

 }).then(function () {

   console.log('then2')

 })

我们来一步一步分析以上代码：

1）、首先执行整体代码，“global”会被第一个打印出来。这是 第一个输出 .

2）、执行到第一个setTimeout时，发现它是宏任务，此时会新建一个setTimeout类型的宏任务队列并派发当前这个setTimeout的回调函数到刚建好的这个宏任务队列中去，并且轮到它执行时要延迟2秒后再执行。

3）、代码继续执行走到for循环，发现是循环5次setTimeout()，那就把这5个setTimeout中的回调函数依次派发到上面新建的setTimeout类型的宏任务队列中去，注意，这5个setTimeout的延迟分别是1到5秒。此时这个setTimeout类型的宏任务队列中应该有6个任务了。再执行for循环里的console.log(i)，很简单，直接输出1,2,3,4,5，这是 第二个输出 。

4）、再执行到new Promise，Promise构造函数中的第一个参数在new的时候会直接执行，因此不会进入任何队列，所以 第三个输出 是"promise1"，上面有说到Promise.then是微任务，那么这里会生成一个Promise.then类型的微任务队列，这里的then回调会被push进这个队列中。

5）、再继续走，执行到第二个setTimeout，发现是宏任务，派发它的回调到上面setTimeout类型的宏任务队列中去。

6）、再走到最后一个new Promise，很明显，这里会有 第四个输出 ："promise2"，然后它的then中的回调也会被派发到上面的Promise.then类型的微任务队列中去。

7）、第一轮事件循环的宏任务执行完成（整体代码可以看做宏任务）。此时微任务队列中只有一个Promise.then类型微任务队列，它里面有两个任务。宏任务队列中也只有一个setTimeout类型的宏任务队列。

8）、下面执行第一轮事件循环的微任务，很明显，会分别打印出"then1"，和"then2"。分别是 第五和第六个输出 。此时第一轮事件循环完成。

9）、开始第二轮事件循环：执行setTimeout类型队列（宏任务队列）中的所有任务。发现都有延时，但延时最短的是for循环中第一次循环push进来的那个setTimeout和上面第5个步骤中的第二个setTimeout，它们都只延时1s。它们会被同时执行，但前者先被push进来，所以先执行它！它的作用就是打印变量i，在当前作用域找变量i，木有！去它上层作用域（这里是全局作用域）找，找到了，但此时的i早已是6了。（为啥不是5，那你得去补补for循环的执行流程了~）所以这里 第七个输出 是 延时1s 后打印出6。

10）、紧接着执行第二个setTimeout，它会先后打印出"timeout2"和"timeout2_promise"，这分别是 第八和第九个输出 。但这里发现了then，又把它push到上面已经被执行完的then队列中去。

11）、这里要注意，因为出现了微任务then队列，所以这里会执行该队列中的所有任务（此时只有一个任务），即打印出"timeout2_then"。这是 第十个输出 。

11）、继续回过头来执行宏任务队列，此时是执行延时为2s的第一个setTimeout和for循环中第二次循环的那个setTimeout，跟上面一样，前者是第一个被push进来的，所以它先执行。这里会 延时1秒 （原因下面会解释）分别输出“timeout1”和“timeout1_promise”，但发现了里面也有一个then，于是push到then微任务队列并立即执行，输出了"timeout1_then"。紧接着执行for中第二次循环的setTimeout，输出6。注意这三个几乎是同时被打印出来的。他们分别是 第十一到十三个输出 。

12）、再就很简单了，把省下的for循环中后面三次循环被push进来的setTimeout依次执行，于是每隔1s输出一个6，连续输出3次。

13）、第二轮事件循环结束，全部代码执行完毕。

所以上代码的执行结果为：

 global

 1

 2

 3

 4

 5

 promise1

 promise2

 then1

 then2

 //延迟1s

 6

 timeout2

 timeout2_promise

 timeout2_then

 //延迟1s

 timeout1

 17 timeout1_promise

 20 timeout1_then

 6

 //每隔1s输出3个6

这里解释下为什么上面第11步不是延迟2秒再输出“timeout1”和“timeout1_promise”，这时需要理解setTimeout()延时参数的意思， 这个延迟时间始终是相对主程序执行完毕的那个时间算的 ,并且多个setTimeout执行的先后顺序也是由这个延迟时间决定的。

再回过头来看上面那个问题，理解了事件循环的机制，问题就很简单了。for循环时setTimeout()不是立即执行的，它们的回调被push到了宏任务队列当中，而在执行任务队列里的回调函数时，变量i早已变成了6。那如何得到想要的结果呢？很简单，原理就是需要给循环中的setTimeout()创建一个 闭包作用域 ，让它执行的时候找到的变量i是正确的。

知道了原理，解决方案就很多了，下面给出5种方案，

（1）引入IIFE

 for(var i = 0;i<5;i ++) {

   (function(i){

     setTimeout(function timer() {

       console.log(i)

     }, i * 1000);

   })(i);

 }

（2）利用ES 6引入的let关键字

 for(let i = 0;i<5;i++) {

   setTimeout(function timer(){

     console.log(i);

   }, i * 1000);

 }

for 循环头部的let 声明还会有一个特殊的行为。这个行为指出变量在循环过程中不止被声明一次，每次迭代都会声明。随后的每个迭代都会使用上一个迭代结束时的值来初始化这个变量。

（3）利用ES 5引入的bind函数

 for (var i=1; i<=5; i++) {

   setTimeout( function timer(i) {

     console.log(i);

   }.bind(null,i), i*1000 );

 }

（4）利用setTimeout第三个参数

 for (var i=1; i<=5; i++) {

   setTimeout( function timer(i) {

     console.log(i);

    }, i*1000,i );

 }

注：setTimeout函数第三个参数及以后的参数都可以作为timer函数的参数。

（5）把setTimeout用一个方法单独出来形成闭包

 var loop = function (i) {

   setTimeout(function timer() {

     console.log(i);

   }, i*1000);

 };

 for (var i = 1;i <= 5; i++) {

   loop(i);

 }