【Vue】DOM 更新与nextTick 原理

1. Vue DOM 的异步更新

原生 DOM 的修改是同步的，渲染是异步的，渲染的顺序是 Task -> MicroTask -> UI Render，即在微任务队列清空之后的浏览器刷新时重新渲染。

<div id="div"></div>
<script>
  Promise.resolve().then(() => {
    console.log("promise");
  });
  var div = document.getElementById("div");
  // 同步修改 DOM
  div.innerHTML = "divInnerHTML";
  console.log(div.innerHTML);
  // divInnerHTML
  // promise
</script>

当你在 Vue 中更改响应式状态时，DOM 更新并不是同步生效的，即使数据多次变化，但 DOM 只会更新一次。

因为如果同步进行 DOM 更新，则每次对响应式数据进行修改就都会触发 setter -> 通知 watcher -> 触发 re-render -> 生成 new vnode(vdom) -> patch（更新真实 DOM），非常消耗性能。

1. 侦听到数据变化，Vue 将开启一个队列，缓存同一事件循环中的所有 Watcher；
2. 如果有同一个 Watcher，只推入队列一次，避免不必要的计算和 DOM 操作；
3. 如果 flushing 为 false，就调用 nextTick 将 DOM 更新函数 flushSchedulerQueue 添加至微任务队列。之后如果有其它待更新 Watcher，也会继续添加至 queue 数组（闭包），flushSchedulerQueue 执行时会一起更新。
4. 同步任务执行完毕，开始执行微任务，包括异步 Watcher 队列的任务，一次性更新 DOM。

注意：这里说的 DOM 都是更新，不是渲染。

/** Vue DOM更新简化版源码 */

// 定义watcher类
class Watcher {
  update() {
    // 放到 watcher 队列中，异步更新
    queueWatcher(this);
  }
  // 触发更新
  run() {
    this.get();
  }
}

// 保存 watcher 的队列
const queue: Array<Watcher> = [];
// 保存 watcher 的 id，进行去重操作
let has: { [key: number]: true | undefined | null } = {};
// 如果异步队列正在执行，将不会再次执行
let flushing = false;

// 队列中添加 watcher
function queueWatcher(watcher) {
  const id = watcher.id;
  // 先判断 watcher 是否存在，去掉重复的 watcher
  if (!has[id]) {
    queue.push(watcher);
    has[id] = true;
    if (!flushing) {
      flushing = true;
      // 使用异步更新 watcher
      nextTick(flushSchedulerQueue);
    }
  }
}

// 执行 watcher 队列的任务
function flushSchedulerQueue() {
  queue.forEach((watcher) => {
    watcher.run();
    if (watcher.options.render) {
      // 在更新之后执行对应的回调，这里是 updated 钩子函数
      watcher.cb();
    }
  });
  // 执行完成后清空队列，重置 flushing 状态
  queue = [];
  has = {};
  flushing = false;
}

2. nextTick 原理

nextTick() 可以在数据修改后立即使用，以获取 DOM 更新后的状态。

• 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 可能产生一个 4ms 的延迟，而 setImmediate 会在主线程执行完后立刻执行，setImmediate 在 IE10 和 node 中支持。

nextTick 的实质是 MicroTask。数据更新时，会调用 nextTick 将 DOM 更新代码watcher.run();添加至微任务；如果我们在数据更新后面调用 nextTick，也会添加至微任务队列，因为 DOM 的更新是同步的，就能获取到最新 DOM 了。

// 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
import { noop } from 'shared/util'
// handleError 错误处理函数
import { handleError } from './error'
// isIE, isIOS环境判断函数，
// isNative 判断某个属性或方法是否原生支持，如果不支持或通过第三方实现支持都会返回 false
import { isIE, isIOS, isNative } from './env'

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

// 存放调用 nextTick 时传入的回调函数
const callbacks: Array<Function> = []
// 标记是否已经向任务队列中添加了一个任务，如果已经添加了就不能再添加了
// 当向任务队列中添加了任务时，将 pending 置为 true，当任务被执行后将 pending 置为 false
let pending = false

// 如果多次调用 nextTick，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
  // 为什么要拷贝一份 callbacks？
  // 在 nextTick 回调中可能还会调用 nextTick，又会向 callbacks 中添加回调，
  // nextTick 回调中的 nextTick 应该放在下一轮执行，否则就可能出现一直循环的情况
  const copies = callbacks.slice(0) // 拷贝一份 callbacks
  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]()
  }
}

let timerFunc

/* istanbul ignore next, $flow-disable-line */
if (typeof Promise !== 'undefined' && isNative(Promise)) {
  // 判断当前环境是否原生支持 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)
    // 这里的 setTimeout 是用来强制刷新微任务队列的
    // 因为在 ios 下 promise.then 后面没有宏任务的话，微任务队列不会刷新
    if (isIOS) setTimeout(noop)
  }
  // 标记当前 nextTick 使用的微任务
  isUsingMicroTask = true
} else if (
  !isIE &&
  typeof MutationObserver !== 'undefined' &&
  (isNative(MutationObserver) ||
    // PhantomJS and iOS 7.x
    MutationObserver.toString() === '[object MutationObserverConstructor]')
) {
  // 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

  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
  }

  // 标记当前 nextTick 使用的微任务
  isUsingMicroTask = true
} else if (typeof setImmediate !== 'undefined' && isNative(setImmediate)) {
  // 判断当前环境是否原生支持 setImmediate

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

  timerFunc = () => {
    setTimeout(flushCallbacks, 0)
  }
}

// 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
// 回调的 this 自动绑定到调用它的实例上
export function nextTick(): Promise<void>
export function nextTick<T>(this: T, cb: (this: T, ...args: any[]) => any): void
export function nextTick<T>(cb: (this: T, ...args: any[]) => any, ctx: T): void
/**
 * @internal
 */
export function nextTick(cb?: (...args: any[]) => any, 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) {
      try {
        cb.call(ctx)
      } catch (e: any) {
        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
  // 当在同一轮事件循环中多次调用 nextTick 时，timerFunc 只会执行一次
  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，在返回的这个 promise.then 中 DOM 已经更新好了
  // $flow-disable-line
  if (!cb && typeof Promise !== 'undefined') {
    return new Promise(resolve => {
      _resolve = resolve
    })
  }
}

3. 例题

在 nextTick 之前，有状态修改语句，才会把 DOM 修改函数加入微任务队列；否则，会把我们定义的 nextTick 先加入微任务队列。

<template>
  <div>
    <p class="name">{{ name }}</p>
    <p class="age">{{ age }}</p>
    <button @click="modify">修改</button>
  </div>
</template>
<script>
export default {
  data() {
    return {
      name: "111",
      age: 16,
    };
  },
  methods: {
    modify() {
      this.name = "222"; // 关键的赋值语句，如果注释掉，打印 111 和 16
      this.$nextTick(() => {
        const name = document.querySelector(".name").innerText;
        console.log(name); // 333
        const age = document.querySelector(".age").innerText;
        console.log(age); // 20
      });
      this.name = "333";
      this.age = 20;
    },
  },
};
</script>