JS `Temporal Scheduling` (`requestIdleCallback`, `scheduler.yield`) `Priority Queue` 实现

各位观众，晚上好！欢迎来到“时间管理大师的JS修炼手册”讲座现场。今天，咱们不聊诗和远方，就聊聊如何让JavaScript代码更优雅地“摸鱼”——也就是，更高效地利用时间，优先处理重要的事情。我们要聊的是Temporal Scheduling（时间调度）和Priority Queue（优先级队列），这两个家伙可是提升前端性能、优化用户体验的利器。

第一章：摸鱼的艺术——requestIdleCallback 登场

想象一下，你是一个餐厅服务员，客人点了很多菜，但厨房只有你一个人。你肯定不能一股脑儿全做，不然客人早就饿死了。你需要先做那些容易做的、客人催得急的菜，剩下的不着急的，等空闲了再慢慢来。

requestIdleCallback就相当于这个“空闲了”的时间。它允许你在浏览器空闲时执行一些不那么紧急的任务，比如数据分析、DOM更新、预加载资源等等。

function myBackgroundTask(deadline) {
  // deadline.timeRemaining() 返回当前帧剩余的时间（毫秒）
  while (deadline.timeRemaining() > 0 && tasks.length > 0) {
    let task = tasks.shift(); // 从任务队列中取出一个任务
    task(); // 执行任务
  }

  // 如果还有任务没完成，并且浏览器空闲，则再次调用 requestIdleCallback
  if (tasks.length > 0) {
    requestIdleCallback(myBackgroundTask, { timeout: 500 }); // 500ms 后强制执行
  }
}

let tasks = [];
tasks.push(() => console.log("任务1"));
tasks.push(() => console.log("任务2"));
tasks.push(() => console.log("任务3"));

requestIdleCallback(myBackgroundTask, { timeout: 500 }); // 启动空闲回调

这段代码的核心在于deadline对象。deadline.timeRemaining()告诉你当前浏览器还有多少空闲时间可以用来执行任务。timeout选项则设置了超时时间，即使浏览器一直没有空闲时间，也会在指定时间后强制执行回调函数。

requestIdleCallback的优缺点：

优点	缺点
利用空闲时间，不阻塞主线程	执行时间不确定，可能永远不会执行
提升页面响应速度，改善用户体验	任务可能被延迟，影响功能实现
适合处理不紧急、非关键的任务	需要处理任务执行顺序和优先级

第二章：更优雅的摸鱼——scheduler.yield 横空出世

requestIdleCallback虽然好用，但它毕竟是浏览器的API，控制权不在我们手里。如果我们需要更精细地控制任务的执行，就需要用到scheduler.yield（目前仍在实验阶段，需要开启相关实验性功能）。

scheduler.yield允许我们将一个长时间运行的任务分解成多个小任务，并在每个小任务执行完毕后，主动让出控制权给浏览器，让浏览器有时间处理其他更重要的任务，比如渲染页面、响应用户输入。

async function longRunningTask() {
  for (let i = 0; i < 100000; i++) {
    // 执行一些计算密集型操作
    doSomethingExpensive();

    // 每隔一段时间，让出控制权
    if (i % 1000 === 0) {
      await scheduler.yield();
    }
  }
}

function doSomethingExpensive() {
  // 模拟耗时操作
  let sum = 0;
  for (let j = 0; j < 1000; j++) {
    sum += Math.random();
  }
  return sum;
}

longRunningTask();

这段代码中，longRunningTask函数模拟一个耗时操作。每执行1000次操作后，await scheduler.yield()会暂停函数的执行，并将控制权交还给浏览器。浏览器可以利用这段时间进行渲染、处理用户输入等操作。然后，当浏览器再次空闲时，longRunningTask函数会从暂停的地方继续执行。

scheduler.yield的优缺点：

优点	缺点
精细控制任务执行，避免阻塞主线程	代码复杂度增加，需要手动分割任务
提高页面响应速度，改善用户体验	需要考虑任务分割的粒度，避免过度分割
可以与其他调度策略配合使用	兼容性问题，目前仍处于实验阶段

第三章：摸鱼也要讲究策略——优先级队列 (Priority Queue) 隆重登场

光有时间还不够，还得知道先做什么。优先级队列就是一个可以帮助我们管理任务优先级的工具。

优先级队列是一种特殊的队列，其中的每个元素都关联一个优先级。元素按照优先级的高低进行排序，优先级最高的元素总是第一个被取出。

下面是一个简单的优先级队列的实现：

class PriorityQueue {
  constructor() {
    this.queue = [];
  }

  enqueue(element, priority) {
    let qElement = { element: element, priority: priority };
    let added = false;

    for (let i = 0; i < this.queue.length; i++) {
      if (qElement.priority < this.queue[i].priority) {
        this.queue.splice(i, 0, qElement);
        added = true;
        break;
      }
    }

    if (!added) {
      this.queue.push(qElement);
    }
  }

  dequeue() {
    if (this.isEmpty()) {
      return "Queue is empty";
    }
    return this.queue.shift();
  }

  front() {
    if (this.isEmpty()) {
      return "Queue is empty";
    }
    return this.queue[0];
  }

  isEmpty() {
    return this.queue.length === 0;
  }

  printQueue() {
    let str = "";
    for (let i = 0; i < this.queue.length; i++) {
      str += this.queue[i].element + " ";
    }
    return str;
  }
}

// 使用示例
let pq = new PriorityQueue();

pq.enqueue("任务C", 3);
pq.enqueue("任务A", 1);
pq.enqueue("任务B", 2);

console.log(pq.printQueue()); // 输出 "任务A 任务B 任务C"
console.log(pq.dequeue().element); // 输出 "任务A"

这段代码实现了一个简单的优先级队列。enqueue方法用于将元素添加到队列中，并根据优先级进行排序。dequeue方法用于取出队列中优先级最高的元素。

优先级队列的应用场景：

任务调度： 根据任务的优先级，决定任务的执行顺序。
事件处理： 优先处理重要的用户事件，比如点击事件、键盘事件。
路由算法： 在网络路由中，优先选择延迟最低的路径。
资源分配： 优先将资源分配给优先级最高的任务。

第四章：时间管理大师的终极奥义——组合拳！

现在，我们已经学会了requestIdleCallback、scheduler.yield和Priority Queue三个工具。接下来，我们将它们组合起来，打造一个真正的时间管理大师！

// 优先级队列
class PriorityQueue { // (省略实现，同上) }

let taskQueue = new PriorityQueue();

function processTask(task) {
  console.log(`执行任务: ${task.element}`);
  // 模拟耗时操作
  for (let i = 0; i < 10000; i++) {
    Math.random();
  }
}

async function idleTaskProcessor(deadline) {
  while (deadline.timeRemaining() > 0 && !taskQueue.isEmpty()) {
    let task = taskQueue.dequeue();
    processTask(task);
    if (task.element.includes("长时间")) {
      //长时间任务 使用yield分割
      for(let i = 0; i < 5 ; i++) {
        await scheduler.yield()
        processTask({element:task.element + " 分段 " + i})
      }
    }
  }

  if (!taskQueue.isEmpty()) {
    requestIdleCallback(idleTaskProcessor, { timeout: 500 });
  }
}

// 添加任务
taskQueue.enqueue("紧急任务", 1);
taskQueue.enqueue("普通任务", 2);
taskQueue.enqueue("长时间任务", 3); // 优先级最低，可以考虑分割

// 启动任务处理
requestIdleCallback(idleTaskProcessor, { timeout: 500 });

这段代码将优先级队列和requestIdleCallback结合起来，实现了一个基于优先级的任务调度器。任务被添加到优先级队列中，requestIdleCallback会在浏览器空闲时从队列中取出优先级最高的任务并执行。对于长时间任务，使用scheduler.yield进行分割。

第五章：时间管理大师的自我修养——一些建议

谨慎使用requestIdleCallback： 不要将关键任务放在requestIdleCallback中执行，因为它们可能会被延迟。
合理分割任务： 在使用scheduler.yield时，需要合理分割任务，避免过度分割导致性能下降。
监控任务执行情况： 使用Performance API或其他工具，监控任务的执行时间，及时发现和解决性能问题。
考虑用户体验： 在进行任务调度时，要充分考虑用户体验，避免影响页面的响应速度和流畅度。
兼容性： scheduler.yield 还在实验阶段，注意兼容性问题。
别真的摸鱼： 这些技术是用来优化代码的，不是让你上班摸鱼的！

总结

今天我们一起学习了requestIdleCallback、scheduler.yield和Priority Queue，并了解了如何将它们组合起来，打造一个强大的任务调度器。希望这些知识能帮助你更好地管理JavaScript代码的执行时间，提升前端性能，改善用户体验。

记住，时间就像海绵里的水，只要你愿意挤，总还是有的。但是，别挤太多，小心把海绵挤坏了！

感谢大家的观看，下课！

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