一窥 nextTick

简而言之，vue 通过异步队列的方式控制DOM更新，而 nextTick 则是在下一次 DOM 更新之后执行其回调函数。

前提

JavaScript 语言的一大特点就是单线程，也就是说，同一个时间只能做一件事。为了协调事件、用户交互、脚本、UI 渲染和网络处理等行为，防止主线程的不阻塞，事件循环 Event Loop应运而生。

事件循环是通过任务队列的机制来进行协调。一个 Event Loop 中，可以有一个或者多个任务队列(task queue)，一个任务队列便是一系列有序任务(task)的集合；每个任务都有一个任务源(task source)，源自同一个任务源的 task 必须放到同一个任务队列，从不同源来的则被添加到不同队列。setTimeout/Promise 等 API 便是任务源，而进入任务队列的是他们指定的具体执行任务。

在事件循环中，每进行一次循环操作称为 tick，每一次 tick 的任务处理模型是比较复杂的，但关键步骤如下：

• 在此次 tick 中选择最先进入队列的任务(oldest task)，如果有则执行(一次)
• 检查是否存在 Microtasks，如果存在则不停地执行，直至清空 Microtasks Queue
• 更新 render
• 主线程重复执行上述步骤

在上诉tick的基础上需要了解几点：

• JS分为同步任务和异步任务
• 同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈
• 主线程之外，事件触发线程管理着一个任务队列，只要异步任务有了运行结果，就在任务队列之中放置一个事件。
• 一旦执行栈中的所有同步任务执行完毕（此时JS引擎空闲），系统就会读取任务队列，将可运行的异步任务添加到可执行栈中，开始执行。

宏任务 (macro)task，可以理解是每次执行栈执行的代码就是一个宏任务（包括每次从事件队列中获取一个事件回调并放到执行栈中执行）。

浏览器为了能够使得 JS 内部 (macro)task 与 DOM 任务能够有序的执行，会在一个 (macro)task 执行结束后，在下一个 (macro)task 执行开始前，对页面进行重新渲染，流程如下：

(macro)task -> 渲染 -> (macro)task -> …

常见的宏任务有：script(整体代码)、setTimeout、setInterval、I/O、UI交互、 postMessage、MessageChannel、setImmediate(node环境)。

微任务 microtask，可以理解是在当前 task 执行结束后立即执行的任务。也就是说，在当前task任务后，下一个task之前，在渲染之前。

所以它的响应速度相比 setTimeout 等宏任务会更快，因为无需等渲染。也就是说，在某一个macrotask执行完后，就会将在它执行期间产生的所有 microtask 都执行完毕（在渲染前）。

常见的微任务有：Promise.then、Object.observe、MutationObserver、process.nextTick(node环境)

在事件循环中，每进行一次循环操作称为 tick，无论是执行宏任务还是微任务，完成后都会进入到下一tick，并在两个tick之间进行UI渲染。每一次 tick 的任务处理模型是比较复杂的，但关键步骤如下：

• 执行一个宏任务（栈中没有就从事件队列中获取）
• 执行过程中如果遇到微任务，就将它添加到微任务的任务队列中
• 宏任务执行完毕后，立即执行当前微任务队列中的所有微任务（依次执行）
• 当前宏任务执行完毕，开始检查渲染，然后GUI线程接管渲染
• 渲染完毕后，JS线程继续接管，开始下一个宏任务（从事件队列中获取）

vue 中的 nextTick

vue2 中，nextTick 的实现单独有一个JS文件来维护它，在src/core/util/next-tick.js中。nextTick 源码主要分为两块：能力检测和根据能力检测以不同方式执行回调队列。

优先级：Promise > MutationObserver > setImmediate > setTimeout

2.6 版本优先使用 microtask 作为异步延迟包装器，且写法相对简单。而2.5 版本中，nextTick 的实现是 microTimerFunc、macroTimerFunc 组合实现的，延迟调用优先级是：Promise > setImmediate > MessageChannel > setTimeout。

/* @flow */
/* globals MutationObserver */

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

export let isUsingMicroTask = false

const callbacks = []
let pending = false

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

// Here we have async deferring wrappers using microtasks.
// In 2.5 we used (macro) tasks (in combination with microtasks).
// However, it has subtle problems when state is changed right before repaint
// (e.g. #6813, out-in transitions).
// Also, using (macro) tasks in event handler would cause some weird behaviors
// that cannot be circumvented (e.g. #7109, #7153, #7546, #7834, #8109).
// So we now use microtasks everywhere, again.
// A major drawback of this tradeoff is that there are some scenarios
// where microtasks have too high a priority and fire in between supposedly
// sequential events (e.g. #4521, #6690, which have workarounds)
// or even between bubbling of the same event (#6566).
let timerFunc

// The nextTick behavior leverages the microtask queue, which can be accessed
// via either native Promise.then or MutationObserver.
// MutationObserver has wider support, however it is seriously bugged in
// UIWebView in iOS >= 9.3.3 when triggered in touch event handlers. It
// completely stops working after triggering a few times... so, if native
// Promise is available, we will use it:
/* istanbul ignore next, $flow-disable-line */
if (typeof Promise !== 'undefined' && isNative(Promise)) {
  const p = Promise.resolve()
  timerFunc = () => {
    p.then(flushCallbacks)
    // In problematic UIWebViews, Promise.then doesn't completely break, but
    // it can get stuck in a weird state where callbacks are pushed into the
    // microtask queue but the queue isn't being flushed, until the browser
    // needs to do some other work, e.g. handle a timer. Therefore we can
    // "force" the microtask queue to be flushed by adding an empty timer.
    if (isIOS) setTimeout(noop)
  }
  isUsingMicroTask = true
} else if (!isIE && typeof MutationObserver !== 'undefined' && (
  isNative(MutationObserver) ||
  // PhantomJS and iOS 7.x
  MutationObserver.toString() === '[object MutationObserverConstructor]'
)) {
  // Use MutationObserver where native Promise is not available,
  // e.g. PhantomJS, iOS7, Android 4.4
  // (#6466 MutationObserver is unreliable in IE11)
  let counter = 1
  const observer = new MutationObserver(flushCallbacks)
  const textNode = document.createTextNode(String(counter))
  observer.observe(textNode, {
    characterData: true
  })
  timerFunc = () => {
    counter = (counter + 1) % 2
    textNode.data = String(counter)
  }
  isUsingMicroTask = true
} else if (typeof setImmediate !== 'undefined' && isNative(setImmediate)) {
  // Fallback to setImmediate.
  // Technically it leverages the (macro) task queue,
  // but it is still a better choice than setTimeout.
  timerFunc = () => {
    setImmediate(flushCallbacks)
  }
} else {
  // Fallback to setTimeout.
  timerFunc = () => {
    setTimeout(flushCallbacks, 0)
  }
}

export function nextTick (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 => {
      _resolve = resolve
    })
  }
}

部分翻译如下：

// 空函数，可用作函数占位符
import { noop } from 'shared/util'

 // 错误处理函数
import { handleError } from './error'

 // 是否是IE、IOS、内置函数
import { isIE, isIOS, isNative } from './env'

// 使用 MicroTask 的标识符，这里是因为火狐在<=53时 无法触发微任务，在modules/events.js文件中引用进行安全排除
export let isUsingMicroTask = false

 // 用来存储所有需要执行的回调函数
const callbacks = []

// 用来标志是否正在执行回调函数
let pending = false

// 对callbacks进行遍历，然后执行相应的回调函数
function flushCallbacks () {
    pending = false
    // 这里拷贝的原因是：
    // 有的cb 执行过程中又会往callbacks中加入内容
    // 比如 $nextTick的回调函数里还有$nextTick
    // 后者的应该放到下一轮的nextTick 中执行
    // 所以拷贝一份当前的，遍历执行完当前的即可，避免无休止的执行下去
    const copies = callbcks.slice(0)
    callbacks.length = 0
    for(let i = 0; i < copies.length; i++) {
        copies[i]()
    }
}

let timerFunc // 异步执行函数 用于异步延迟调用 flushCallbacks 函数

// 在2.5中，我们使用(宏)任务(与微任务结合使用)。
// 然而，当状态在重新绘制之前发生变化时，就会出现一些微妙的问题
// (例如#6813,out-in转换)。
// 同样，在事件处理程序中使用(宏)任务会导致一些奇怪的行为
// 因此，我们现在再次在任何地方使用微任务。
// 优先使用 Promise
if(typeof Promise !== 'undefined' && isNative(Promise)) {
    const p = Promise.resolve()
    timerFunc = () => {
        p.then(flushCallbacks)

        // IOS 的UIWebView, Promise.then 回调被推入 microTask 队列，但是队列可能不会如期执行
        // 因此，添加一个空计时器强制执行 microTask
        if(isIOS) setTimeout(noop)
    }
    isUsingMicroTask = true
} else if(!isIE && typeof MutationObserver !== 'undefined' && (isNative(MutationObserver) || MutationObserver.toString === '[object MutationObserverConstructor]')) {
    // 当 原生Promise 不可用时，使用 原生MutationObserver
    // e.g. PhantomJS, iOS7, Android 4.4

    let counter = 1
    // 创建MO实例，监听到DOM变动后会执行回调flushCallbacks
    const observer = new MutationObserver(flushCallbacks)
    const textNode = document.createTextNode(String(counter))
    observer.observe(textNode, {
        characterData: true // 设置true 表示观察目标的改变
    })

    // 每次执行timerFunc 都会让文本节点的内容在 0/1之间切换
    // 切换之后将新值复制到 MO 观测的文本节点上
    // 节点内容变化会触发回调
    timerFunc = () => {
        counter = (counter + 1) % 2
        textNode.data = String(counter) // 触发回调
    }
    isUsingMicroTask = true
} else if (typeof setImmediate !== 'undefined' && isNative(setImmediate)) {
    timerFunc = () => {
        setImmediate(flushCallbacks)
    }
} else {
    timerFunc = () => {
        setTimeout(flushCallbacks, 0)
    }
}
// next-tick.js 对外暴露了nextTick这一个函数
export function nextTick(cb? Function, ctx: Object) {
    let _resolve
    // cb 回调函数会统一处理压入callbacks数组
    callbacks.push(() => {
        if(cb) {
            try {
                cb.call(ctx)
            } catch(e) {
                handleError(e, ctx, 'nextTick')
            }
        } else if (_resolve) {
            _resolve(ctx)
        }
    })

    // pending 为false 说明本轮事件循环中没有执行过timerFunc()
    if(!pending) {
        pending = true
        timerFunc()
    }

    // 当不传入 cb 参数时，提供一个promise化的调用
    // 如nextTick().then(() => {})
    // 当_resolve执行时，就会跳转到then逻辑中
    if(!cb && typeof Promise !== 'undefined') {
        return new Promise(resolve => {
            _resolve = resolve
        })
    }
}

文章目录

1. 前提
2. vue 中的 nextTick

原文链接: https://xiaozhouguo.github.io/2022/05/21/vue/nextTick/

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