1000字带你掌握nextTick背后的原理
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2021-06-03 15:48
一、引言
在开发过程中，我们经常遇到这样的问题：我明明已经更新了数据，为什么当我获取某个节点的数据时，却还是更新前的数据？在视图更新之后，怎么基于新的视图进行操作？
举一个简单的场景：
<template>
<div>
<p ref="message">{{ msg }}</p>
<button @click="handleClick">updateMsg</button>
</div>
</template>
<script>
export default {
name: 'index',
data () {
return {
msg: 'hello'
}
},
methods: {
handleClick () {
this.msg = 'hello world';
console.log(this.$refs.message.innerText); // hello
}
}
}
</script>
运行上面代码，可以看到，修改数据后并不会立即更新dom，dom的更新是异步的，无法通过同步代码获取。虽然此时this.msg已经变了 但是dom节点的值没有更新，也就是说，变的只是数据，而视图节点的值未更新。所以当这时去获取节点的this.$refs.message.innerText时，拿到的还是原来的数据。那问题来了，我啥时候才能拿到更新的数据呢？？？？？？？？？
答：如果我们需要获取数据更新后的dom信息，比如动态获取dom的宽高、位置等，就需要使用nextTick。
handleClick () {
this.msg = 'hello world';
this.$nextTick(() => {
console.log(this.$refs.message.innerText) // hello world
})
}
如vue官网的描述：
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。
以上出现了事件循环的概念，其涉及到JS的运行机制，包括主线程的执行栈、异步队列、异步API、事件循环的协作，我们接下来先简单了解一下 JS 的运行机制。
二、JS 运行机制
JS 执行是单线程的，它是基于事件循环的。事件循环大致分为以下几个步骤：
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，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，系统就会读取"任务队列"，看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务，于是结束等待状态，进入执行栈，开始执行。 主线程不断重复上面的第三步。
主线程的执行过程就是一个 tick，而所有的异步结果都是通过 “任务队列” 来调度。消息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 macro task 和 micro task，并且每个 macro task 结束后，都要清空所有的 micro task。执行顺序如下：
for (macroTask of macroTaskQueue) {
// 1. Handle current MACRO-TASK
handleMacroTask();
// 2. Handle all MICRO-TASK
for (microTask of microTaskQueue) {
handleMicroTask(microTask);
}
}
接下来，我们来了解一下macro task和 micro task 的重要概念。
2.1 macro task
宏任务，称为task
macro task作用是为了让浏览器能够从内部获取javascript / dom的内容并确保执行栈能够顺序进行。 macro task调度是随处可见的，例如解析HTML，获得鼠标点击的事件回调等等。
2.2 micro task
微任务，也称job
micro task通常用于在当前正在执行的脚本之后直接发生的事情，比如对一系列的行为做出反应，或者做出一些异步的任务，而不需要新建一个全新的task。 只要执行栈没有其他javascript在执行，在每个task结束时，micro task队列就会在回调后处理。在micro task期间排队的任何其他micro task将被添加到这个队列的末尾并进行处理。
在浏览器环境中，常见的 macro task 有 setTimeout、MessageChannel、postMessage、setImmediate；常见的 micro task 有 MutationObsever 和 Promise.then。
根据 HTML Standard，在每个 task 运行完以后，UI 都会重渲染，那么在 micro task 中就完成数据更新，当前 task 结束就可以得到最新的 UI 了。反之如果新建一个 task 来做数据更新，那么渲染就会进行两次。
micro task的这一特性是做队列控制的最佳选择，vue进行DOM更新内部也是调用nextTick来做异步队列控制。而当我们自己调用nextTick的时候，它就在更新DOM的那个micro task后追加了我们自己的回调函数，从而确保我们的代码在DOM更新后执行。
比如一段时间内，你无意中修改了最初代码片段中的 msg多次，其实只要最后一次修改后的值更新到DOM就可以了，假如是同步更新的，每次 msg 值发生变化，那么都要触发 setter->Dep->Watcher->update->patch ，这个过程非常消耗性能。
接下来我们就从源码分析vue中nextTick的实现。
三、nextTick源码解析及原理
/* @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
/**
* 对所有callback进行遍历，然后指向响应的回调函数
* 使用 callbacks 保证了可以在同一个tick内执行多次 nextTick，不会开启多个异步任务，而把这些异步任务都压成一个同步任务，在下一个 tick 执行完毕。
*/
function flushCallbacks () {
pending = false
const copies = callbacks.slice(0)
callbacks.length = 0
for (let i = 0; i < copies.length; i++) {
copies[i]( "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 */
/**
* timerFunc 实现的就是根据当前环境判断使用哪种方式实现
* 就是按照 Promise.then和 MutationObserver以及setImmediate的优先级来判断，支持哪个就用哪个，如果执行环境不支持，会采用setTimeout(fn, 0)代替；
*/
// 判断是否支持原生 Promise
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
// 不支持 Promise的话，再判断是否原生支持 MutationObserver
} 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)
// 新建一个 textNode的DOM对象，使用 MutationObserver 绑定该DOM并传入回调函数，在DOM发生变化的时候会触发回调，该回调会进入主线程（比任务队列优先执行）
let counter = 1
const observer = new MutationObserver(flushCallbacks)
const textNode = document.createTextNode(String(counter))
observer.observe(textNode, {
characterData: true
})
timerFunc = () => {
counter = (counter + 1) % 2
// 此时便会触发回调
textNode.data = String(counter)
}
isUsingMicroTask = true
// 不支持的 MutationObserver 的话，再去判断是否原生支持 setImmediate
} 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 {
// Promise，MutationObserver, setImmediate 都不支持的话，最后使用 setTimeout(fun, 0)
// Fallback to setTimeout.
timerFunc = () => {
setTimeout(flushCallbacks, 0)
}
}
// 该函数的作用就是延迟 cb 到当前调用栈执行完成之后执行
export function nextTick (cb?: Function, ctx?: Object) {
// 传入的回调函数会在callbacks中存起来
let _resolve
callbacks.push(() => {
if (cb) {
try {
cb.call(ctx)
} catch (e) {
handleError(e, ctx, 'nextTick')
}
} else if (_resolve) {
_resolve(ctx)
}
})
// pending是一个状态标记，保证timerFunc在下一个tick之前只执行一次
if (!pending) {
pending = true
/**
* timerFunc 实现的就是根据当前环境判断使用哪种方式实现
* 就是按照 Promise.then和 MutationObserver以及setImmediate的优先级来判断，支持哪个就用哪个，如果执行环境不支持，会采用setTimeout(fn, 0)代替；
*/
timerFunc()
}
// 当nextTick不传参数的时候，提供一个Promise化的调用
// $flow-disable-line
if (!cb && typeof Promise !== 'undefined') {
return new Promise(resolve => {
_resolve = resolve
})
}
}
先来看 nextTick函数。传入的回调函数会在callbacks中存起来，根据一个状态标记 pending 来判断当前是否要执行 timerFunc()。
timerFunc() 是根据当前环境判断使用哪种方式实现，按照 Promise.then和 MutationObserver以及setImmediate的优先级来判断，支持哪个就用哪个，如果执行环境不支持，就会降级为 setTimeout 0，尽管它有执行延迟，可能造成多次渲染，算是没有办法的办法了。timerFunc()函数中会执行 flushCallbacks函数。
flushCallbacks 的逻辑非常简单，对 callbacks遍历，然后执行相应的回调函数。
Tips：这里使用
callbacks而不是直接在nextTick中执行回调函数的原因是保证在同一个tick内多次执行nextTick，不会开启多个异步任务，而把这些异步任务都压成一个同步任务，在下一个 tick 执行完毕。
当nextTick不传cb参数时，会提供一个Promise化的调用，比如：
nextTick().then(() => {})
这是因为nextTick中有这样一段逻辑：
if (!cb && typeof Promise !== 'undefined') {
return new Promise(resolve => {
_resolve = resolve
})
}
当 _resolve 函数执行，就会跳到 then 的逻辑中。
四、总结
以上就是vue的nextTick方法的实现原理了，总结一下就是：
vue用 异步队列的方式来控制DOM更新和nextTick回调先后执行microtask因为其高优先级特性，能确保队列中的微任务在一次事件循环前被执行完毕因为兼容性问题，vue不得不做了 microtask向macrotask的降级方案
通俗来讲，原理就是使用宏任务或微任务来完成事件调用的机制，让自己的回调事件在一个eventloop的最后执行。宏任务或微任务根据浏览器情况采取不同的api，在通俗一点 ，可以把nextTick想象成为setTimeout 你就是要把这个事件放到本次事件的循环末尾调用
Vue是异步更新DOM的，在平常的开发过程中，我们可能会需要基于更新后的 DOM 状态来做点什么，比如后端接口数据发生了变化，某些方法是依赖于更新后的DOM变化，这时我们就可以使用 Vue.nextTick(callback)方法。
五、参考文献
Vue.js 技术揭秘 全面解析Vue.nextTick实现原理 事件循环：微任务与宏任务