瀏覽器事件迴圈機制與Vue nextTick的實現

Vue · 發表 2018-12-02 12:08:43

摘要：先上一段簡單的程式碼 console.log('aa'); setTimeout(() => { console.log('bb')}, 0); Promise.resolve().then(() => console.log(...

先上一段簡單的程式碼

console.log('aa');
setTimeout(() => { 
console.log('bb')}, 
0);
Promise.resolve().then(() => console.log('cc'));
複製程式碼

執行結果總是如下：

aa
cc
bb
複製程式碼

為什麼呢？為什麼同樣是非同步，Promise.then 就是比 setTimeout 先執行呢。

這就涉及到瀏覽器事件迴圈機制了。

以前瀏覽器只有一類事件迴圈，都是基於當前執行環境上下文, 官方用語叫browsing-context 連結在此。我們可以理解為一個window 就是一個執行環境上下文，如果有iframe , 那麼iframe 內就是另一個執行環境了。
2017年新版的HTML規範新增了一個事件迴圈，就是web workers。這個暫時先不討論。

事件迴圈機制涉及到兩個知識點macroTask 和microTask ，一般我們會稱之為巨集任務 和微任務 。不管是macroTask 還是microTask ，他們都是以一種任務佇列 的形式存在。

macroTask

script (整體程式碼)，setTimeout ,setInterval ，setImmediate (僅IE支援),I/O ,UI-rendering

注：此處的 I/O 是一個抽象的概念，並不是說一定指輸入/輸出，應該包括DOM事件的觸發，例如click事件，mouseover事件等等。這是我的理解，如果有誤，還請指出。

microTask

包括：Promises ,process.nextTick ,Object.observe (已廢棄)，MutationObserver (API%2FMutationObserver" rel="nofollow,noindex">監聽DOM改變 )

以下內容摘抄於知乎何幻的回答

一個瀏覽器環境（unit of related similar-origin browsing contexts.）只能有一個事件迴圈（Event loop），而一個事件迴圈可以多個任務佇列（Task queue），每個任務都有一個任務源（Task source）。

相同任務源的任務，只能放到一個任務佇列中。

不同任務源的任務，可以放到不同任務佇列中。

對上面的幾句話進行總結：事件迴圈只有一個，圍繞著呼叫棧，macroTask ，microTask 。macroTask 和microTask 是一個大的任務容器，裡面可以有多個任務佇列。不同的任務源 ，任務會被放置到不同的任務佇列 。那任務源是什麼呢，比如setTimeout ，setInterval ，setImmediate ，這都是不同的任務源，雖然都是在macroTask 中，但肯定是放置在不同的任務佇列中的。最後，具體瀏覽器內部怎麼對不同任務源的任務佇列進行排序和取數，這個目前我還不清楚，如果正在看文章的你知道的話，請告訴下我。

接下來我們繼續分析macroTask 和microTask 的執行順序，這兩個佇列的行為與瀏覽器具體的實現有關，這裡只討論被業界廣泛認同和接受的佇列執行行為。

macroTask 和microTask 的迴圈順序如下:

注意: 整體程式碼算一個 macroTask

先執行一個macroTask 任務(例如執行整個js檔案內的程式碼)
執行完macroTask 任務後，找到microTask 佇列內的所有 任務，按先後順序取出並執行
執行完microTask 內的所有任務後，再從macroTask 取出一個 任務，執行。
重複：2，3 步驟。

現在，我們來解釋文章開始時的那串程式碼，為什麼Promise 總是優先於setTimeout

console.log('aa');
setTimeout(() => { 
console.log('bb')}, 
0);
Promise.resolve().then(() => console.log('cc'));
複製程式碼

瀏覽器載入整體程式碼並執行算一個macroTask
在執行這段程式碼的過程中，解析到setTimeout 時，會將setTimeout內的程式碼 新增到macroTask 佇列中。
接下來，又解析到Promise , 於是將Promise.then()內的程式碼 新增到microTask 佇列中。
程式碼執行完畢，也就是第一個macroTask 完成後，去microTask 任務佇列中，找出所有任務並執行, 此時執行了console.log('cc') ;
microTask 任務佇列執行完畢後，又取出下一個macroTask 任務並執行，也就是執行setTimeout 內的程式碼console.log('bb')

可以這樣理解: 一個巨集任務 執行完後，會執行完所有的微任務 ，再又執行一個巨集任務 。依此迴圈，這也就是事件迴圈。

如果對事件迴圈機制還是不怎麼理解的話，可以看下這篇文章，圖文並茂，講的挺細的。

Vue nextTick函式的實現

首先我們運用nextTick 的方式有兩種

// 第一種，Vue全域性方法呼叫
Vue.nextTick(fn, context);

// 第二種，在例項化vue時，內部呼叫
this.$nextTick(fn);
複製程式碼

其實這兩種方式都是呼叫的 Vue 內部提供的一個nextTick 方法，Vue內部對這個方法做了些簡單的封裝

// src/core/instance/render.js --- line 57
// 這裡呼叫 nextTick 時自動把當前vue例項物件作為第二個引數傳入，所以我們呼叫 this.$nextTick時，不需要傳第二個引數
Vue.prototype.$nextTick = function (fn) {
return nextTick(fn, this)
};

// src/core/global-api/index.js --- line 45
// 直接將 nextTick 暴露出去，作為Vue全域性方法
Vue.nextTick = nextTick;
複製程式碼

也就是說，這兩種呼叫方式，都是執行的Vue內部提供的nextTick 方法。這個nextTick 方法，Vue用了一個單獨的檔案維護。如下

程式碼來源：vue專案下src/core/util/next-tick.js

首先檔案頭部，定義了一個觸發回撥的函式

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]()
}
}
複製程式碼

這部分程式碼的意思，就是依次觸發callbacks 內的函式。那麼callbacks 陣列是存放什麼的？其實就是存放我們呼叫this.$nextTick(fn) 是傳入的fn ，只不過對它做了一層作用域包裝和異常捕獲。

nextTick 函式定義在檔案的末尾，程式碼如下。注意看我加的註釋。

export function nextTick (cb?: Function, ctx?: Object) {
let _resolve
// 將傳入的函式包裝一層，繫結作用域，並try-catch捕獲錯誤
// 如果沒傳入函式，且瀏覽器原生支援 Promise 的情況下，讓 Promise resolve;
callbacks.push(() => {
if (cb) {
try {
cb.call(ctx)
} catch (e) {
handleError(e, ctx, 'nextTick')
}
} else if (_resolve) {
_resolve(ctx)
}
})
// pending 是一個開關，每次執行 flushCallbacks 後，會將 pending 重置為 fasle
if (!pending) {
pending = true
if (useMacroTask) {
macroTimerFunc()
} else {
microTimerFunc()
}
}
// $flow-disable-line
// 這裡返回一個 Promise, 所以我們可以這樣呼叫，$this.nextTick().then(xxx)
if (!cb && typeof Promise !== 'undefined') {
return new Promise(resolve => {
_resolve = resolve
})
}
}
複製程式碼

上面的程式碼的pending 有點意思, 它是為什麼處理同時呼叫多個 nextTick 的業務場景，例如

new Vue({
// 省略
created() {
// 執行第一個時 ， pending 為 false， 所以會進入 if (!pending)，然後 pending 被設為false
this.$nextTick(fn1);
// 
this.$nextTick(fn2);
this.$nextTick(fn3);
}
})
複製程式碼

如果是這樣呼叫，那麼Vue會怎麼做呢，

看到這裡的同學估計會有個疑問點，useMacroTask 是什麼，macroTimerFunc 是什麼,microTimerFunc 又是什麼。接下來會一一解開。

// Here we have async deferring wrappers using both microtasks and (macro) tasks.
// In < 2.4 we used microtasks everywhere, but there are some scenarios where
// microtasks have too high a priority and fire in between supposedly
// sequential events (e.g. #4521, #6690) or even between bubbling of the same
// event (#6566). However, using (macro) tasks everywhere also has subtle problems
// when state is changed right before repaint (e.g. #6813, out-in transitions).
// Here we use microtask by default, but expose a way to force (macro) task when
// needed (e.g. in event handlers attached by v-on).
let microTimerFunc
let macroTimerFunc
let useMacroTask = false
複製程式碼

接下來，macroTimerFunc 的定義

// Determine (macro) task defer implementation.
// Technically setImmediate should be the ideal choice, but it's only available
// in IE. The only polyfill that consistently queues the callback after all DOM
// events triggered in the same loop is by using MessageChannel.
/* istanbul ignore if */
if (typeof setImmediate !== 'undefined' && isNative(setImmediate)) {
macroTimerFunc = () => {
setImmediate(flushCallbacks)
}
} else if (typeof MessageChannel !== 'undefined' && (
isNative(MessageChannel) ||
// PhantomJS
MessageChannel.toString() === '[object MessageChannelConstructor]'
)) {
const channel = new MessageChannel()
const port = channel.port2
channel.port1.onmessage = flushCallbacks
macroTimerFunc = () => {
port.postMessage(1)
}
} else {
/* istanbul ignore next */
macroTimerFunc = () => {
setTimeout(flushCallbacks, 0)
}
}
複製程式碼

再是microTimerFunc 的定義

// Determine microtask defer implementation.
/* istanbul ignore next, $flow-disable-line */
if (typeof Promise !== 'undefined' && isNative(Promise)) {
const p = Promise.resolve()
microTimerFunc = () => {
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)
}
} else {
// fallback to macro
microTimerFunc = macroTimerFunc
}
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最後上一段程式碼，出自Google 2018GDD大會，歡迎探討並說出原因。

button.addEventListener('click', () => {
Promise.resolve().then(() => console.log('microtask 1'))
console.log('listener 1')
})

button.addEventListener('click', () => {
Promise.resolve().then(() => console.log('microtask 2'))
console.log('listener 2')
})

1. 手動點選，輸出結果
2. 用測試程式碼 button.click() 觸發，輸出結果
複製程式碼