vue已是目前國內前端web端三分天下之一，同時也作為本人主要技術棧之一，在日常使用中知其然也好奇著所以然，另外最近的社群湧現了一大票vue原始碼閱讀類的文章，在下借這個機會從大家的文章和討論中汲取了一些營養，同時對一些閱讀原始碼時的想法進行總結，出產一些文章，作為自己思考的輸出，本人水平有限，歡迎留言討論~
目標Vue版本：2.5.17-beta.0
vue原始碼註釋：github.com/SHERlocked9…
宣告：文章中原始碼的語法都使用 Flow，並且原始碼根據需要都有刪節(為了不被迷糊 @_@)，如果要看完整版的請進入上面的github地址，本文是系列文章，文章地址見底部~
1. 非同步更新
上一篇文章我們在依賴收集原理的響應式化方法 defineReactive 中的 setter 訪問器中有派發更新 dep.notify() 方法，這個方法會挨個通知在 dep 的 subs 中收集的訂閱自己變動的watchers執行update。一起來看看 update 方法的實現：
// src/core/observer/watcher.js
/* Subscriber介面，當依賴發生改變的時候進行回撥 */
update() {
if (this.computed) {
// 一個computed watcher有兩種模式：activated lazy(預設)
// 只有當它被至少一個訂閱者依賴時才置activated，這通常是另一個計算屬性或元件的render function
if (this.dep.subs.length === 0) { // 如果沒人訂閱這個計算屬性的變化
// lazy時，我們希望它只在必要時執行計算，所以我們只是簡單地將觀察者標記為dirty
// 當計算屬性被訪問時，實際的計算在this.evaluate()中執行
this.dirty = true
} else {
// activated模式下，我們希望主動執行計算，但只有當值確實發生變化時才通知我們的訂閱者
this.getAndInvoke(() => {
this.dep.notify() // 通知渲染watcher重新渲染，通知依賴自己的所有watcher執行update
})
}
} else if (this.sync) { // 同步
this.run()
} else {
queueWatcher(this) // 非同步推送到排程者觀察者佇列中，下一個tick時呼叫
}
}
複製程式碼如果不是 computed watcher 也非 sync 會把呼叫update的當前watcher推送到排程者佇列中，下一個tick時呼叫，看看 queueWatcher ：
// src/core/observer/scheduler.js
/* 將一個觀察者物件push進觀察者佇列，在佇列中已經存在相同的id則
* 該watcher將被跳過，除非它是在佇列正被flush時推送
*/
export function queueWatcher (watcher: Watcher) {
const id = watcher.id
if (has[id] == null) { // 檢驗id是否存在，已經存在則直接跳過，不存在則標記雜湊表has，用於下次檢驗
has[id] = true
queue.push(watcher) // 如果沒有正在flush，直接push到佇列中
if (!waiting) { // 標記是否已傳給nextTick
waiting = true
nextTick(flushSchedulerQueue)
}
}
}
/* 重置排程者狀態 */
function resetSchedulerState () {
queue.length = 0
has = {}
waiting = false
}
複製程式碼這裡使用了一個 has 的雜湊map用來檢查是否當前watcher的id是否存在，若已存在則跳過，不存在則就push到 queue 佇列中並標記雜湊表has，用於下次檢驗，防止重複新增。這就是一個去重的過程，比每次查重都要去queue中找要文明，在渲染的時候就不會重複 patch 相同watcher的變化，這樣就算同步修改了一百次檢視中用到的data，非同步 patch 的時候也只會更新最後一次修改。
這裡的 waiting 方法是用來標記 flushSchedulerQueue 是否已經傳遞給 nextTick 的標記位，如果已經傳遞則只push到佇列中不傳遞 flushSchedulerQueue 給 nextTick，等到 resetSchedulerState 重置排程者狀態的時候 waiting 會被置回 false 允許 flushSchedulerQueue 被傳遞給下一個tick的回撥，總之保證了 flushSchedulerQueue 回撥在一個tick內只允許被傳入一次。來看看被傳遞給 nextTick 的回撥 flushSchedulerQueue 做了什麼：
// src/core/observer/scheduler.js
/* nextTick的回撥函式，在下一個tick時flush掉兩個佇列同時執行watchers */
function flushSchedulerQueue () {
flushing = true
let watcher, id
queue.sort((a, b) => a.id - b.id) // 排序
for (index = 0; index < queue.length; index++) { // 不要將length進行快取
watcher = queue[index]
if (watcher.before) { // 如果watcher有before則執行
watcher.before()
}
id = watcher.id
has[id] = null // 將has的標記刪除
watcher.run() // 執行watcher
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && has[id] != null) { // 在dev環境下檢查是否進入死迴圈
circular[id] = (circular[id] || 0) + 1 // 比如user watcher訂閱自己的情況
if (circular[id] > MAX_UPDATE_COUNT) { // 持續執行了一百次watch代表可能存在死迴圈
warn() // 進入死迴圈的警告
break
}
}
}
resetSchedulerState() // 重置排程者狀態
callActivatedHooks() // 使子元件狀態都置成active同時呼叫activated鉤子
callUpdatedHooks() // 呼叫updated鉤子
}
複製程式碼在 nextTick 方法中執行 flushSchedulerQueue 方法，這個方法挨個執行 queue 中的watcher的 run 方法。我們看到在首先有個 queue.sort() 方法把佇列中的watcher按id從小到大排了個序，這樣做可以保證：
- 元件更新的順序是從父元件到子元件的順序，因為父元件總是比子元件先建立。
- 一個元件的user watchers(偵聽器watcher)比render watcher先執行，因為user watchers往往比render watcher更早建立
- 如果一個元件在父元件watcher執行期間被銷燬，它的watcher執行將被跳過
在挨個執行佇列中的for迴圈中，index < queue.length 這裡沒有將length進行快取，因為在執行處理現有watcher物件期間，更多的watcher物件可能會被push進queue。
那麼資料的修改從model層反映到view的過程：資料更改 -> setter -> Dep -> Watcher -> nextTick -> patch -> 更新檢視
2. nextTick原理
2.1 巨集任務/微任務
這裡就來看看包含著每個watcher執行的方法被作為回撥傳入 nextTick 之後，nextTick 對這個方法做了什麼。不過首先要了解一下瀏覽器中的 EventLoop、macro task、micro task幾個概念，不瞭解可以參考一下 JS與Node.js中的事件迴圈 這篇文章，這裡就用一張圖來表明一下後兩者在主執行緒中的執行關係：
解釋一下，當主執行緒執行完同步任務後：
- 引擎首先從macrotask queue中取出第一個任務，執行完畢後，將microtask queue中的所有任務取出，按順序全部執行；
- 然後再從macrotask queue中取下一個，執行完畢後，再次將microtask queue中的全部取出；
- 迴圈往復，直到兩個queue中的任務都取完。
瀏覽器環境中常見的非同步任務種類，按照優先順序：
macro task：同步程式碼、setImmediate、MessageChannel、setTimeout/setIntervalmicro task：Promise.then、MutationObserver
有的文章把 micro task 叫微任務，macro task 叫巨集任務，因為這兩個單詞拼寫太像了 -。- ，所以後面的註釋多用中文表示~
先來看看原始碼中對 micro task 與 macro task 的實現： macroTimerFunc、microTimerFunc
// src/core/util/next-tick.js
const callbacks = [] // 存放非同步執行的回撥
let pending = false // 一個標記位，如果已經有timerFunc被推送到任務佇列中去則不需要重複推送
/* 挨個同步執行callbacks中回撥 */
function flushCallbacks() {
pending = false
const copies = callbacks.slice(0)
callbacks.length = 0
for (let i = 0; i < copies.length; i++) {
copies[i]()
}
}
let microTimerFunc // 微任務執行方法
let macroTimerFunc // 巨集任務執行方法
let useMacroTask = false // 是否強制為巨集任務，預設使用微任務
// 巨集任務
if (typeof setImmediate !== 'undefined' && isNative(setImmediate)) {
macroTimerFunc = () => {
setImmediate(flushCallbacks)
}
} else if (typeof MessageChannel !== 'undefined' && (
isNative(MessageChannel) ||
MessageChannel.toString() === '[object MessageChannelConstructor]' // PhantomJS
)) {
const channel = new MessageChannel()
const port = channel.port2
channel.port1.onmessage = flushCallbacks
macroTimerFunc = () => {
port.postMessage(1)
}
} else {
macroTimerFunc = () => {
setTimeout(flushCallbacks, 0)
}
}
// 微任務
if (typeof Promise !== 'undefined' && isNative(Promise)) {
const p = Promise.resolve()
microTimerFunc = () => {
p.then(flushCallbacks)
}
} else {
microTimerFunc = macroTimerFunc // fallback to macro
}
複製程式碼flushCallbacks 這個方法就是挨個同步的去執行callbacks中的回撥函式們，callbacks中的回撥函式是在呼叫 nextTick 的時候新增進去的；那麼怎麼去使用 micro task 與 macro task 去執行 flushCallbacks 呢，這裡他們的實現 macroTimerFunc、microTimerFunc 使用瀏覽器中巨集任務/微任務的API對flushCallbacks 方法進行了一層包裝。比如巨集任務方法 macroTimerFunc=()=>{ setImmediate(flushCallbacks) }，這樣在觸發巨集任務執行的時候 macroTimerFunc() 就可以在瀏覽器中的下一個巨集任務loop的時候消費這些儲存在callbacks陣列中的回撥了，微任務同理。同時也可以看出傳給 nextTick 的非同步回撥函式是被壓成了一個同步任務在一個tick執行完的，而不是開啟多個非同步任務。
注意這裡有個比較難理解的地方，第一次呼叫 nextTick 的時候 pending 為false，此時已經push到瀏覽器event loop中一個巨集任務或微任務的task，如果在沒有flush掉的情況下繼續往callbacks裡面新增，那麼在執行這個佔位queue的時候會執行之後新增的回撥，所以 macroTimerFunc、microTimerFunc 相當於task queue的佔位，以後 pending 為true則繼續往佔位queue裡面新增，event loop輪到這個task queue的時候將一併執行。執行 flushCallbacks 時 pending 置false，允許下一輪執行 nextTick 時往event loop佔位。
可以看到上面 macroTimerFunc 與 microTimerFunc 進行了在不同瀏覽器相容性下的平穩退化，或者說降級策略：
macroTimerFunc：setImmediate -> MessageChannel -> setTimeout。首先檢測是否原生支援setImmediate，這個方法只在 IE、Edge 瀏覽器中原生實現，然後檢測是否支援 MessageChannel，如果對MessageChannel不瞭解可以參考一下這篇文章，還不支援的話最後使用setTimeout； 為什麼優先使用setImmediate與MessageChannel而不直接使用setTimeout呢，是因為HTML5規定setTimeout執行的最小延時為4ms，而巢狀的timeout表現為10ms，為了儘可能快的讓回撥執行，沒有最小延時限制的前兩者顯然要優於setTimeout。microTimerFunc：Promise.then -> macroTimerFunc。首先檢查是否支援Promise，如果支援的話通過Promise.then來呼叫flushCallbacks方法，否則退化為macroTimerFunc； vue2.5之後nextTick中因為相容性原因刪除了微任務平穩退化的MutationObserver的方式。
2.2 nextTick實現
最後來看看我們平常用到的 nextTick 方法到底是如何實現的：
// src/core/util/next-tick.js
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
if (useMacroTask) {
macroTimerFunc()
} else {
microTimerFunc()
}
}
if (!cb && typeof Promise !== 'undefined') {
return new Promise(resolve => {
_resolve = resolve
})
}
}
/* 強制使用macrotask的方法 */
export function withMacroTask(fn: Function): Function {
return fn._withTask || (fn._withTask = function() {
useMacroTask = true
const res = fn.apply(null, arguments)
useMacroTask = false
return res
})
}
複製程式碼nextTick 在這裡分為三個部分，我們一起來看一下；
- 首先
nextTick把傳入的cb回撥函式用try-catch包裹後放在一個匿名函式中推入callbacks陣列中，這麼做是因為防止單個cb如果執行錯誤不至於讓整個JS執行緒掛掉，每個cb都包裹是防止這些回撥函式如果執行錯誤不會相互影響，比如前一個拋錯了後一個仍然可以執行。 - 然後檢查
pending狀態，這個跟之前介紹的queueWatcher中的waiting是一個意思，它是一個標記位，一開始是false在進入macroTimerFunc、microTimerFunc方法前被置為true，因此下次呼叫nextTick就不會進入macroTimerFunc、microTimerFunc方法，這兩個方法中會在下一個macro/micro tick時候flushCallbacks非同步的去執行callbacks佇列中收集的任務，而flushCallbacks方法在執行一開始會把pending置false，因此下一次呼叫nextTick時候又能開啟新一輪的macroTimerFunc、microTimerFunc，這樣就形成了vue中的event loop。 - 最後檢查是否傳入了
cb，因為nextTick還支援Promise化的呼叫：nextTick().then(() => {})，所以如果沒有傳入cb就直接return了一個Promise例項，並且把resolve傳遞給_resolve，這樣後者執行的時候就跳到我們呼叫的時候傳遞進then的方法中。
Vue原始碼中 next-tick.js 檔案還有一段重要的註釋，這裡就翻譯一下：
在vue2.5之前的版本中，nextTick基本上基於
micro task來實現的，但是在某些情況下micro task具有太高的優先順序，並且可能在連續順序事件之間（例如＃4521，＃6690）或者甚至在同一事件的事件冒泡過程中之間觸發（＃6566）。但是如果全部都改成macro task，對一些有重繪和動畫的場景也會有效能影響，如 issue #6813。vue2.5之後版本提供的解決辦法是預設使用micro task，但在需要時（例如在v-on附加的事件處理程式中）強制使用macro task。
為什麼預設優先使用 micro task 呢，是利用其高優先順序的特性，保證佇列中的微任務在一次迴圈全部執行完畢。
強制 macro task 的方法是在繫結 DOM 事件的時候，預設會給回撥的 handler 函式呼叫 withMacroTask 方法做一層包裝 handler = withMacroTask(handler)，它保證整個回撥函式執行過程中，遇到資料狀態的改變，這些改變都會被推到 macro task 中。以上實現在 src/platforms/web/runtime/modules/events.js 的 add 方法中，可以自己看一看具體程式碼。
剛好在寫這篇文章的時候思否上有人問了個問題 vue 2.4 和2.5 版本的@input事件不一樣 ，這個問題的原因也是因為2.5之前版本的DOM事件採用 micro task ，而之後採用 macro task，解決的途徑參考 < Vue.js 升級踩坑小記> 中介紹的幾個辦法，這裡就提供一個在mounted鉤子中用 addEventListener 新增原生事件的方法來實現，參見 CodePen。
3. 一個例子
說這麼多，不如來個例子，執行參見 CodePen
<div id="app">
<span id='name' ref='name'>{{ name }}</span>
<button @click='change'>change name</button>
<div id='content'></div>
</div>
<script>
new Vue({
el: '#app',
data() {
return {
name: 'SHERlocked93'
}
},
methods: {
change() {
const $name = this.$refs.name
this.$nextTick(() => console.log('setter前：' + $name.innerHTML))
this.name = ' name改嘍 '
console.log('同步方式：' + this.$refs.name.innerHTML)
setTimeout(() => this.console("setTimeout方式：" + this.$refs.name.innerHTML))
this.$nextTick(() => console.log('setter後：' + $name.innerHTML))
this.$nextTick().then(() => console.log('Promise方式：' + $name.innerHTML))
}
}
})
</script>
複製程式碼執行以下看看結果：
同步方式：SHERlocked93
setter前：SHERlocked93
setter後：name改嘍
Promise方式：name改嘍
setTimeout方式：name改嘍
複製程式碼為什麼是這樣的結果呢，解釋一下：
- 同步方式： 當把data中的name修改之後，此時會觸發name的
setter中的dep.notify通知依賴本data的render watcher去update，update會把flushSchedulerQueue函式傳遞給nextTick，render watcher在flushSchedulerQueue函式執行時watcher.run再走diff -> patch那一套重渲染re-render檢視，這個過程中會重新依賴收集，這個過程是非同步的；所以當我們直接修改了name之後列印，這時非同步的改動還沒有被patch到檢視上，所以獲取檢視上的DOM元素還是原來的內容。 - setter前： setter前為什麼還列印原來的是原來內容呢，是因為
nextTick在被呼叫的時候把回撥挨個push進callbacks陣列，之後執行的時候也是for迴圈出來挨個執行，所以是類似於佇列這樣一個概念，先入先出；在修改name之後，觸發把render watcher填入schedulerQueue佇列並把他的執行函式flushSchedulerQueue傳遞給nextTick，此時callbacks佇列中已經有了setter前函式了，因為這個cb是在setter前函式之後被push進callbacks佇列的，那麼先入先出的執行callbacks中回撥的時候先執行setter前函式，這時並未執行render watcher的watcher.run，所以列印DOM元素仍然是原來的內容。 - setter後： setter後這時已經執行完
flushSchedulerQueue，這時render watcher已經把改動patch到檢視上，所以此時獲取DOM是改過之後的內容。 - Promise方式： 相當於
Promise.then的方式執行這個函式，此時DOM已經更改。 - setTimeout方式： 最後執行macro task的任務，此時DOM已經更改。
注意，在執行 setter前函式 這個非同步任務之前，同步的程式碼已經執行完畢，非同步的任務都還未執行，所有的 $nextTick 函式也執行完畢，所有回撥都被push進了callbacks佇列中等待執行，所以在setter前函式 執行的時候，此時callbacks佇列是這樣的：[setter前函式，flushSchedulerQueue，setter後函式，Promise方式函式]，它是一個micro task佇列，執行完畢之後執行macro task setTimeout，所以列印出上面的結果。
另外，如果瀏覽器的巨集任務佇列裡面有setImmediate、MessageChannel、setTimeout/setInterval 各種型別的任務，那麼會按照上面的順序挨個按照新增進event loop中的順序執行，所以如果瀏覽器支援MessageChannel， nextTick 執行的是 macroTimerFunc，那麼如果 macrotask queue 中同時有 nextTick 新增的任務和使用者自己新增的 setTimeout 型別的任務，會優先執行 nextTick 中的任務，因為MessageChannel 的優先順序比 setTimeout的高，setImmediate 同理。
本文是系列文章，隨後會更新後面的部分，共同進步~
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