Vue中nextTick的底层原理

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#vue.js #前端 #javascript

Vue中nextTick的底层原理

前言
一、异步更新队列
二、前置知识
- 2.1 JS 运行机制
- 2.2 异步任务的类型
三、nextTick 实现原理

前言

知其然且知其所以然，Vue 作为目前最为主流的前端 MVVM 模型框架之一（实际并没有完全遵循 MVVM 模型），在熟练使用的基础上，去深入理解其实现原理是非常有意义的一件事情。

阅读 Vue 源码就是一个很好的学习方式，不仅可以让我们帮助我们更快解决工作中遇到的问题，也能借鉴优秀源码的经验，学习高手发现问题、思考问题、解决问题的思路，学习怎么写出规范又好维护的高质量代码。

一、异步更新队列

Vue 在更新 DOM 时是异步执行的。只要侦听到数据变化，Vue 将开启一个队列，并缓冲在同一事件循环中发生的所有数据变更。如果同一个 Watcher 被多次触发，只会被推入到队列中一次。这种在缓冲时去除重复数据对于避免不必要的计算和 DOM 操作是非常重要的。然后，在下一个的事件循环**“tick”**中，Vue 刷新队列并执行实际 (已去重的) 工作。Vue 在内部对异步队列尝试使用原生的 Promise.then、MutationObserver 和 setImmediate，如果执行环境不支持，则会采用 setTimeout(fn, 0) 代替。

例如，当你设置 vm.someData = ‘new value’，该组件不会立即重新渲染。当刷新队列时，组件会在下一个事件循环 “tick” 中更新。多数情况我们不需要关心这个过程，但是如果你想基于更新后的 DOM 状态来做点什么，这就可能会有些棘手。虽然 Vue.js 通常鼓励开发人员使用“数据驱动”的方式思考，避免直接接触 DOM，但是有时我们必须要这么做。为了在数据变化之后等待 Vue 完成更新 DOM，可以在数据变化之后立即使用 Vue.nextTick(callback)。这样回调函数将在 DOM 更新完成后被调用。例如：

<div id="example">{{message}}</div>

var vm = new Vue({
    el: '#example',
    data: {
        message: '123'
    }
});
vm.message = 'new message'; // 更改数据
vm.$el.textContent === 'new message'; // false
Vue.nextTick(function () {
    vm.$el.textContent === 'new message'; // true
});

在组件内使用 vm.$nextTick() 实例方法特别方便，因为它不需要全局 Vue，并且回调函数中的 this 将自动绑定到当前的 Vue 实例上：

Vue.component('example', {
    template: '<span>{{ message }}</span>',
    data: function () {
        return {
            message: '未更新'
        };
    },
    methods: {
        updateMessage: function () {
            this.message = '已更新';
            console.log(this.$el.textContent); // => '未更新'
            this.$nextTick(function () {
                console.log(this.$el.textContent); // => '已更新'
            });
        }
    }
});

因为 $nextTick() 返回一个 Promise 对象，所以你可以使用新的 ES2017 async/await 语法完成相同的事情：

methods: {
        updateMessage: async function () {
            this.message = '已更新';
            console.log(this.$el.textContent); // => '未更新'
            await this.$nextTick();
            console.log(this.$el.textContent); // => '已更新'
        }
    }

nextTick接收一个回调函数作为参数，并将这个回调函数延迟到DOM更新后才执行；nextTick 是在下次 DOM 更新循环结束之后执行延迟回调，在修改数据之后使用nextTick，则可以在回调中获取更新后的 DOM

使用场景：想要操作基于最新数据的生成DOM 时，就将这个操作放在 nextTick 的回调中；

二、前置知识

nextTick 函数的作用可以理解为异步执行传入的函数，这里先介绍一下什么是异步执行，从 JS 运行机制说起。

2.1 JS 运行机制

JS 的执行是单线程的，所谓的单线程就是事件任务要排队执行，前一个任务结束，才会执行后一个任务，这就是同步任务，为了避免前一个任务执行了很长时间还没结束，那下一个任务就不能执行的情况，引入了异步任务的概念。JS 运行机制简单来说可以按以下几个步骤。

所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈（execution context stack）。
主线程之外，还存在一个任务队列（task queue）。只要异步任务有了运行结果，会把其回调函数作为一个任务添加到任务队列中。
一旦执行栈中的所有同步任务执行完毕，就会读取任务队列，看看里面有那些任务，将其添加到执行栈，开始执行。
主线程不断重复上面的第 3 步。也就是常说的事件循环（Event Loop）。

2.2 异步任务的类型

nextTick 函数异步执行传入的函数，是一个异步任务。异步任务分为两种类型。

主线程的执行过程就是一个 tick，而所有的异步任务都是通过任务队列来一一执行。任务队列中存放的是一个个的任务（task）。规范中规定 task 分为两大类，分别是宏任务（macro task）和微任务（micro task），并且每个 macro task 结束后，都要清空所有的 micro task。

用一段代码形象介绍 task的执行顺序。

for (macroTask of macroTaskQueue) {
    handleMacroTask();
    for (microTask of microTaskQueue) {
        handleMicroTask(microTask);
    }
}

在浏览器环境中，常见的创建 macro task 的方法有

setTimeout、setInterval、postMessage、MessageChannel(队列优先于setTimeiout执行)
网络请求IO
页面交互：DOM、鼠标、键盘、滚动事件
页面渲染
常见的创建 micro task 的方法
Promise.then
MutationObserve
process.nexttick
在 nextTick 函数要利用这些方法把通过参数 cb 传入的函数处理成异步任务。

三、nextTick 实现原理

将传入的回调函数包装成异步任务，异步任务又分微任务和宏任务，为了尽快执行所以优先选择微任务； nextTick 提供了四种异步方法 Promise.then、MutationObserver、setImmediate、setTimeOut(fn,0)

3.1 Vue.nextTick 内部逻辑

在执行 initGlobalAPI(Vue) 初始化 Vue 全局 API 中，这么定义 Vue.nextTick ：

function initGlobalAPI(Vue) {
    //...
    Vue.nextTick = nextTick;
}

可以看出是直接把 nextTick 函数赋值给 Vue.nextTick，就可以了，非常简单。

3.2 vm.$nextTick 内部逻辑

Vue.prototype.$nextTick = function (fn) {
    return nextTick(fn, this)
};

可以看出是vm.$nextTick内部也是调用 nextTick 函数。

3.3 源码解读

nextTick 的源码位于 src/core/util/next-tick.js nextTick 源码主要分为两块：

import { noop } from 'shared/util'
import { handleError } from './error'
import { isIE, isIOS, isNative } from './env'

//  上面三行与核心代码关系不大，了解即可
//  noop 表示一个无操作空函数，用作函数默认值，防止传入 undefined 导致报错
//  handleError 错误处理函数
//  isIE, isIOS, isNative 环境判断函数，
//  isNative 判断是否原生支持，如果通过第三方实现支持也会返回 false

export let isUsingMicroTask = false     // nextTick 最终是否以微任务执行

const callbacks = []     // 存放调用 nextTick 时传入的回调函数
let pending = false     // 标识当前是否有 nextTick 在执行，同一时间只能有一个执行


// 声明 nextTick 函数，接收一个回调函数和一个执行上下文作为参数
export function nextTick(cb?: Function, ctx?: Object) {
    let _resolve
    // 将传入的回调函数存放到数组中，后面会遍历执行其中的回调
    callbacks.push(() => {
        if (cb) {   // 对传入的回调进行 try catch 错误捕获
            try {
                cb.call(ctx)
            } catch (e) {
                handleError(e, ctx, 'nextTick')
            }
        } else if (_resolve) {
            _resolve(ctx)
        }
    })
    
    // 如果当前没有在 pending 的回调，就执行 timeFunc 函数选择当前环境优先支持的异步方法
    if (!pending) {
        pending = true
        timerFunc()
    }
    
    // 如果没有传入回调，并且当前环境支持 promise，就返回一个 promise
    if (!cb && typeof Promise !== 'undefined') {
        return new Promise(resolve => {
            _resolve = resolve
        })
    }
}

可以看到在 nextTick 函数中把通过参数 cb 传入的函数，做一下包装然后 push 到 callbacks 数组中。

然后用变量 pending 来保证执行一个事件循环中只执行一次 timerFunc()。

最后执行 **if (!cb && typeof Promise !== ‘undefined’)，**判断参数 cb不存在且浏览器支持 Promise，则返回一个 Promise 类实例化对象。例如 nextTick().then(() => {})，当 _resolve 函数执行，就会执行 then 的逻辑中。

来看一下 timerFunc 函数的定义，先只看用 Promise 创建一个异步执行的 timerFunc 函数。

// 判断当前环境优先支持的异步方法，优先选择微任务
// 优先级：Promise---> MutationObserver---> setImmediate---> setTimeout
// setTimeOut 最小延迟也要4ms，而 setImmediate 会在主线程执行完后立刻执行
// setImmediate 在 IE10 和 node 中支持

// 多次调用 nextTick 时 ,timerFunc 只会执行一次

let timerFunc   
// 判断当前环境是否支持 promise
if (typeof Promise !== 'undefined' && isNative(Promise)) {  // 支持 promise
    const p = Promise.resolve()
    timerFunc = () => {
    // 用 promise.then 把 flushCallbacks 函数包裹成一个异步微任务
        p.then(flushCallbacks)
        if (isIOS) setTimeout(noop)
    }
    // 标记当前 nextTick 使用的微任务
    isUsingMicroTask = true
    
    
    // 如果不支持 promise，就判断是否支持 MutationObserver
    // 不是IE环境，并且原生支持 MutationObserver，那也是一个微任务
} else if (!isIE && typeof MutationObserver !== 'undefined' && (
    isNative(MutationObserver) ||
    MutationObserver.toString() === '[object MutationObserverConstructor]'
)) {
    let counter = 1
    // new 一个 MutationObserver 类
    const observer = new MutationObserver(flushCallbacks) 
    // 创建一个文本节点
    const textNode = document.createTextNode(String(counter))   
    // 监听这个文本节点，当数据发生变化就执行 flushCallbacks 
    observer.observe(textNode, { characterData: true })
    timerFunc = () => {
        counter = (counter + 1) % 2
        textNode.data = String(counter)  // 数据更新
    }
    isUsingMicroTask = true    // 标记当前 nextTick 使用的微任务
    
    
    // 判断当前环境是否原生支持 setImmediate
} else if (typeof setImmediate !== 'undefined' && isNative(setImmediate)) {
    timerFunc = () => { setImmediate(flushCallbacks)  }
} else {

    // 以上三种都不支持就选择 setTimeout
    timerFunc = () => { setTimeout(flushCallbacks, 0) }
}

其中 isNative 方法是如何定义，代码如下。

function isNative(Ctor) {
    return typeof Ctor === 'function' && /native code/.test(Ctor.toString())
}

在其中发现 timerFunc 函数就是用各种异步执行的方法调用 flushCallbacks 函数。

来看一下 flushCallbacks 函数

// 如果多次调用 nextTick，会依次执行上面的方法，将 nextTick 的回调放在 callbacks 数组中
// 最后通过 flushCallbacks 函数遍历 callbacks 数组的拷贝并执行其中的回调
function flushCallbacks() {
    pending = false
    const copies = callbacks.slice(0)    // 拷贝一份
    callbacks.length = 0    // 清空 callbacks
    for (let i = 0; i < copies.length; i++) {    // 遍历执行传入的回调
        copies[i]()
    }
}

// 为什么要拷贝一份 callbacks

// callbacks.slice(0) 将 callbacks 拷贝出来一份，
// 是因为考虑到 nextTick 回调中可能还会调用 nextTick 的情况,
// 如果 nextTick 回调中又调用了一次 nextTick，则又会向 callbacks 中添加回调，
// nextTick 回调中的 nextTick 应该放在下一轮执行，
// 如果不将 callbacks 复制一份就可能一直循环

执行 pending = false 使下个事件循环中能 nextTick 函数中调用 timerFunc 函数。执行 var copies = callbacks.slice(0);callbacks.length = 0; 把要异步执行的函数集合 callbacks克隆到常量 copies，然后把 callbacks 清空。然后遍历 copies 执行每一项函数。回到 nextTick 中是把通过参数 cb 传入的函数包装后 push 到 callbacks 集合中。来看一下怎么包装的。

function() {
    if (cb) {
        try {
            cb.call(ctx);
        } catch (e) {
            handleError(e, ctx, 'nextTick');
        }
    } else if (_resolve) {
        _resolve(ctx);
    }
}