Vue nextTick 机制

[muwoo]

背景

我们先来看一段Vue的执行代码：

export default {
  data () {
    return {
      msg: 0
    }
  },
  mounted () {
    this.msg = 1
    this.msg = 2
    this.msg = 3
  },
  watch: {
    msg () {
      console.log(this.msg)
    }
  }
}

这段脚本执行我们猜测1000m后会依次打印：1、2、3。但是实际效果中，只会输出一次：3。为什么会出现这样的情况？我们来一探究竟。

queueWatcher

我们定义watch监听msg，实际上会被Vue这样调用vm.$watch(keyOrFn, handler, options)。$watch是我们初始化的时候，为vm绑定的一个函数，用于创建Watcher对象。那么我们看看Watcher中是如何处理handler的：

this.deep = this.user = this.lazy = this.sync = false
...
  update () {
    if (this.lazy) {
      this.dirty = true
    } else if (this.sync) {
      this.run()
    } else {
      queueWatcher(this)
    }
  }
...

初始设定this.deep = this.user = this.lazy = this.sync = false，也就是当触发update更新的时候，会去执行queueWatcher方法：

const queue: Array<Watcher> = []
let has: { [key: number]: ?true } = {}
let waiting = false
let flushing = false
...
export function queueWatcher (watcher: Watcher) {
  const id = watcher.id
  if (has[id] == null) {
    has[id] = true
    if (!flushing) {
      queue.push(watcher)
    } else {
      // if already flushing, splice the watcher based on its id
      // if already past its id, it will be run next immediately.
      let i = queue.length - 1
      while (i > index && queue[i].id > watcher.id) {
        i--
      }
      queue.splice(i + 1, 0, watcher)
    }
    // queue the flush
    if (!waiting) {
      waiting = true
      nextTick(flushSchedulerQueue)
    }
  }
}

这里面的nextTick(flushSchedulerQueue)中的flushSchedulerQueue函数其实就是watcher的视图更新:

function flushSchedulerQueue () {
  flushing = true
  let watcher, id
  ...
 for (index = 0; index < queue.length; index++) {
    watcher = queue[index]
    id = watcher.id
    has[id] = null
    watcher.run()
    ...
  }
}

另外，关于waiting变量，这是很重要的一个标志位，它保证flushSchedulerQueue回调只允许被置入callbacks一次。
接下来我们来看看nextTick函数，在说nexTick之前，需要你对Event Loop、microTask、macroTask有一定的了解，Vue nextTick 也是主要用到了这些基础原理。如果你还不了解，可以参考我的这篇文章Event Loop 简介
好了，下面我们来看一下他的实现：

export const nextTick = (function () {
  const callbacks = []
  let pending = false
  let timerFunc

  function nextTickHandler () {
    pending = false
    const copies = callbacks.slice(0)
    callbacks.length = 0
    for (let i = 0; i < copies.length; i++) {
      copies[i]()
    }
  }

  // An asynchronous deferring mechanism.
  // In pre 2.4, we used to use microtasks (Promise/MutationObserver)
  // but microtasks actually has too high a priority and fires in between
  // supposedly sequential events (e.g. #4521, #6690) or even between
  // bubbling of the same event (#6566). Technically setImmediate should be
  // the ideal choice, but it's not available everywhere; and the only polyfill
  // that consistently queues the callback after all DOM events triggered in the
  // same loop is by using MessageChannel.
  /* istanbul ignore if */
  if (typeof setImmediate !== 'undefined' && isNative(setImmediate)) {
    timerFunc = () => {
      setImmediate(nextTickHandler)
    }
  } else if (typeof MessageChannel !== 'undefined' && (
    isNative(MessageChannel) ||
    // PhantomJS
    MessageChannel.toString() === '[object MessageChannelConstructor]'
  )) {
    const channel = new MessageChannel()
    const port = channel.port2
    channel.port1.onmessage = nextTickHandler
    timerFunc = () => {
      port.postMessage(1)
    }
  } else
  /* istanbul ignore next */
  if (typeof Promise !== 'undefined' && isNative(Promise)) {
    // use microtask in non-DOM environments, e.g. Weex
    const p = Promise.resolve()
    timerFunc = () => {
      p.then(nextTickHandler)
    }
  } else {
    // fallback to setTimeout
    timerFunc = () => {
      setTimeout(nextTickHandler, 0)
    }
  }

  return function queueNextTick (cb?: Function, ctx?: Object) {
    let _resolve
    callbacks.push(() => {
      if (cb) {
        try {
          cb.call(ctx)
        } catch (e) {
          handleError(e, ctx, 'nextTick')
        }
      } else if (_resolve) {
        _resolve(ctx)
      }
    })
    if (!pending) {
      pending = true
      timerFunc()
    }
    // $flow-disable-line
    if (!cb && typeof Promise !== 'undefined') {
      return new Promise((resolve, reject) => {
        _resolve = resolve
      })
    }
  }
})()

首先Vue通过callback数组来模拟事件队列，事件队里的事件，通过nextTickHandler方法来执行调用，而何事进行执行，是由timerFunc来决定的。我们来看一下timeFunc的定义：

  if (typeof setImmediate !== 'undefined' && isNative(setImmediate)) {
    timerFunc = () => {
      setImmediate(nextTickHandler)
    }
  } else if (typeof MessageChannel !== 'undefined' && (
    isNative(MessageChannel) ||
    // PhantomJS
    MessageChannel.toString() === '[object MessageChannelConstructor]'
  )) {
    const channel = new MessageChannel()
    const port = channel.port2
    channel.port1.onmessage = nextTickHandler
    timerFunc = () => {
      port.postMessage(1)
    }
  } else
  /* istanbul ignore next */
  if (typeof Promise !== 'undefined' && isNative(Promise)) {
    // use microtask in non-DOM environments, e.g. Weex
    const p = Promise.resolve()
    timerFunc = () => {
      p.then(nextTickHandler)
    }
  } else {
    // fallback to setTimeout
    timerFunc = () => {
      setTimeout(nextTickHandler, 0)
    }
  }

可以看出timerFunc的定义优先顺序macroTask --> microTask，在没有Dom的环境中，使用microTask，比如weex

setImmediate、MessageChannel VS setTimeout

我们是优先定义setImmediate、MessageChannel为什么要优先用他们创建macroTask而不是setTimeout？
HTML5中规定setTimeout的最小时间延迟是4ms，也就是说理想环境下异步回调最快也是4ms才能触发。Vue使用这么多函数来模拟异步任务，其目的只有一个，就是让回调异步且尽早调用。而MessageChannel 和 setImmediate 的延迟明显是小于setTimeout的。

解决问题

有了这些基础，我们再看一遍上面提到的问题。因为Vue的事件机制是通过事件队列来调度执行，会等主进程执行空闲后进行调度，所以先回去等待所有的进程执行完成之后再去一次更新。这样的性能优势很明显，比如：

现在有这样的一种情况，mounted的时候test的值会被++循环执行1000次。 每次++时，都会根据响应式触发setter->Dep->Watcher->update->run。 如果这时候没有异步更新视图，那么每次++都会直接操作DOM更新视图，这是非常消耗性能的。 所以Vue实现了一个queue队列，在下一个Tick（或者是当前Tick的微任务阶段）的时候会统一执行queue中Watcher的run。同时，拥有相同id的Watcher不会被重复加入到该queue中去，所以不会执行1000次Watcher的run。最终更新视图只会直接将test对应的DOM的0变成1000。 保证更新视图操作DOM的动作是在当前栈执行完以后下一个Tick（或者是当前Tick的微任务阶段）的时候调用，大大优化了性能。

有趣的问题

var vm = new Vue({
    el: '#example',
    data: {
        msg: 'begin',
    },
    mounted () {
      this.msg = 'end'
      console.log('1')
      setTimeout(() => { // macroTask
         console.log('3')
      }, 0)
      Promise.resolve().then(function () { //microTask
        console.log('promise!')
      })
      this.$nextTick(function () {
        console.log('2')
      })
  }
})

这个的执行顺序想必大家都知道先后打印：1、promise、2、3。

1. 因为首先触发了this.msg = 'end'，导致触发了watcher的update，从而将更新操作callback push进入vue的事件队列。

2. this.$nextTick也为事件队列push进入了新的一个callback函数，他们都是通过setImmediate --> MessageChannel --> Promise --> setTimeout来定义timeFunc。而 Promise.resolve().then则是microTask，所以会先去打印promise。

3. 在支持MessageChannel和setImmediate的情况下，他们的执行顺序是优先于setTimeout的（在IE11/Edge中，setImmediate延迟可以在1ms以内，而setTimeout有最低4ms的延迟，所以setImmediate比setTimeout(0)更早执行回调函数。其次因为事件队列里，优先收入callback数组）所以会打印2，接着打印3

4. 但是在不支持MessageChannel和setImmediate的情况下，又会通过Promise定义timeFunc,也是老版本Vue 2.4 之前的版本会优先执行promise。这种情况会导致顺序成为了：1、2、promise、3。因为this.msg必定先会触发dom更新函数，dom更新函数会先被callback收纳进入异步时间队列，其次才定义Promise.resolve().then(function () { console.log('promise!')})这样的microTask，接着定义$nextTick又会被callback收纳。我们知道队列满足先进先出的原则，所以优先去执行callback收纳的对象。

参考文章

Vue.js 升级踩坑小记

【Vue源码】Vue中DOM的异步更新策略以及nextTick机制