雙十一，打包半價理解Vue的nextTick與watcher以及Dep的藍色生死戀？

摘要： 一開始就只想搞清楚nextTick的一個原理，誰知道，跟吃了辣條一下，停不下來，從nextTick的原始碼到Watcher原始碼再到Dep原始碼，震驚，然後再結合自己之前看掘金小冊理解的 雙向繫結-響應式系統 ，感覺有一種 頓悟 的感覺，總之，這是我個人的理解，請大佬們指教，如有轉載，請附上...

一開始就只想搞清楚nextTick的一個原理，誰知道，跟吃了辣條一下，停不下來，從nextTick的原始碼到Watcher原始碼再到Dep原始碼，震驚，然後再結合自己之前看掘金小冊理解的 雙向繫結-響應式系統 ，感覺有一種 頓悟 的感覺，總之，這是我個人的理解，請大佬們指教，如有轉載，請附上原文連結，畢竟我copy原始碼也挺累的～

多說一句話

因為這篇文章，有挺多原始碼的，一般來說，換作是我，我也會一掃而過，一目十行，但是筆者我！ 真心！ 希望！ 你們能夠 耐住性子！ 去看！原始碼中，會有一丟丟 註釋 ， 一定要看尤大大作者給的註釋

如果有什麼地方寫錯了，懇請大佬們指教，互相進步～

請開始你的表演

那麼怎麼說nextTick呢？該從何說起，怪難為情的，還是讓我們先來看個例子吧

<template>
<div>
<div ref="usernmae">{{ username }}</div>
<button @click="handleChangeName">click</button>
</div>
</template>
複製程式碼

export default {
data () {
return {
username: 'PDK'
}
},
methods: {
handleChangeName () {
this.username = '彭道寬'
console.log(this.$refs.username.innerText) // PDK
}
}
}
複製程式碼

震驚！！！，打印出來的居然的 "PDK"，怎麼回事，我明明修改了username，將值賦為"彭道寬"，為什麼還是列印之前的值，而真實獲取到DOM結點的innerText並沒有得到預期中的“彭道寬”， 為啥子 ?

不方，我們再看一個例子，請看:

export default {
data () {
return {
username: 'PDK',
age: 18
}
},
mounted() {
this.age = 19
this.age = 20
this.age = 21
},
watch: {
age() {
console.log(this.age)
}
}
}
複製程式碼

這段指令碼執行我們猜測會依次列印：19，20，21。但是實際效果中，只會輸出一次：21。為什麼會出現這樣的情況？

事不過三，所以我們再來看一個例子

export default {
data () {
return {
number: 0
}
},
methods: {
handleClick () {
for(let i = 0; i < 10000; i++) {
this.number++
}
}
}
}
複製程式碼

在點選click觸發handleClick()事件之後，number會被遍歷增加10000次，在vue的雙向繫結-響應式系統中，會經過 “setter -> Dep -> Watcher -> patch -> 檢視” 這個流水線。那麼是不是可以這麼理解，每次number++，都會經過這個“流水線”來修改真實的DOM，然後DOM被更新了10000次。

但是身為一位“資深”的前端小白來說，都知道，前端對效能的看中，而頻繁的操作DOM，那可是一大“忌諱”啊。Vue.js 肯定不會以如此低效的方法來處理。Vue.js在預設情況下，每次觸發某個資料的 setter 方法後，對應的 Watcher 物件其實會被 push 進一個佇列 queue 中，在下一個 tick 的時候將這個佇列 queue 全部拿出來 run一遍。這裡我們看看Vue官網的描述 : Vue 非同步執行 DOM 更新。只要觀察到資料變化，Vue 將開啟一個佇列，並緩衝在同一事件迴圈中發生的所有資料改變。如果同一個 watcher 被多次觸發，只會被推入到佇列中一次。這種在緩衝時去除重複資料對於避免不必要的計算和 DOM 操作上非常重要。然後，在下一個的事件迴圈“tick”中，Vue 重新整理佇列並執行實際 (已去重的) 工作。

Vue在修改資料的時候，不會立馬就去修改資料，例如，當你設定 vm.someData = 'new value' ，該元件不會立即重新渲染。當重新整理佇列時，元件會在事件迴圈佇列清空時的下一個 tick 更新, 為了在資料變化之後等待 Vue 完成更新 DOM ，可以在資料變化之後立即使用 Vue.nextTick(callback) 。這樣回撥函式在 DOM 更新完成後就會呼叫，下邊來自Vue官網中的例子 :

<div id="example">{{message}}</div>
複製程式碼

var vm = new Vue({
el: '#example',
data: {
message: '123'
}
})
vm.message = 'new message' // 更改資料
console.log(vm.$el.textContent === 'new message') // false， message還未更新

Vue.nextTick(function () {
console.log(vm.$el.textContent === 'new message') // true， nextTick裡面的程式碼會在DOM更新後執行
})
複製程式碼

下一個tick是什麼鬼玩意 ?

上面一直扯扯扯，那麼到底什麼是 下一個tick ？

nextTick函式其實做了兩件事情，一是生成一個timerFunc，把回撥作為microTask或macroTask參與到事件迴圈中來。二是把回撥函式放入一個callbacks佇列，等待適當的時機執行

nextTick在官網當中的定義：

在下次 DOM 更新迴圈結束之後執行延遲迴調。在修改資料之後立即使用這個方法，獲取更新後的 DOM。

在 Vue 2.4 之前都是使用的 microtasks(微任務) ，但是 microtasks 的優先順序過高，在某些情況下可能會出現比事件冒泡更快的情況，但如果都使用 macrotasks(巨集任務) 又可能會出現渲染的效能問題。所以 在新版本中，會預設使用 microtasks ，但在特殊情況下會使用 macrotasks。比如 v-on。對於不知道JavaScript執行機制的，可以去看看阮一峰老師的 ofollow,noindex">JavaScript 執行機制詳解：再談Event Loop 、又或者看看我的 Event Loop

哎呀媽，又扯遠了，回到正題，我們先去看看 vue中的原始碼 :

/* @flow */
/* globals MessageChannel */

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

const callbacks = []// 定義一個callbacks陣列來模擬事件佇列
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

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

// 敲重點！！！！！下面這段英文註釋很重要！！！！！

// 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

// 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)
}
}

// 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
}

/**
* Wrap a function so that if any code inside triggers state change,
* the changes are queued using a (macro) task instead of a microtask.
*/
export function withMacroTask (fn: Function): Function {
return fn._withTask || (fn._withTask = function () {
useMacroTask = true
const res = fn.apply(null, arguments)
useMacroTask = false
return res
})
 }

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()
}
}
// $flow-disable-line
if (!cb && typeof Promise !== 'undefined') {
return new Promise(resolve => {
_resolve = resolve
})
}
}
複製程式碼

來來來，我們仔細的扯一扯～

首先因為目前瀏覽器平臺並沒有實現 nextTick 方法，所以 Vue.js 原始碼中分別用 Promise 、 setTimeout 、 setImmediate 等方式在 microtask（或是macrotasks）中建立一個事件，目的是在當前呼叫棧執行完畢以後（不一定立即）才會去執行這個事件

對於實現 macrotasks ，會先判斷是否能使用 setImmediate ，不能的話降級為 MessageChannel ，以上都不行的話就使用 setTimeout 。 注意，是對實現 巨集任務 的判斷

問題來了？為什麼要優先定義 setImmediate 和 MessageChannel 建立，macroTasks而不是 setTimeout 呢？

HTML5中規定setTimeout的最小時間延遲是4ms，也就是說理想環境下非同步回撥最快也是4ms才能觸發。Vue使用這麼多函式來模擬非同步任務，其目的只有一個，就是讓回撥非同步且儘早呼叫。而MessageChannel 和setImmediate 的延遲明顯是小於 setTimeout 的

// 是否可以使用 setImmediate
if (typeof setImmediate !== 'undefined' && isNative(setImmediate)) {
macroTimerFunc = () => {
setImmediate(flushCallbacks)
}
} else if (typeof MessageChannel !== 'undefined' && (
isNative(MessageChannel) ||
// PhantomJS
MessageChannel.toString() === '[object MessageChannelConstructor]'
)) { // 是否可以使用 MessageChannel
const channel = new MessageChannel()
const port = channel.port2
channel.port1.onmessage = flushCallbacks
macroTimerFunc = () => {
port.postMessage(1) // 利用訊息管道，通過postMessage方法把1傳遞給channel.port2
}
} else {
/* istanbul ignore next */
macroTimerFunc = () => {
setTimeout(flushCallbacks, 0)// 利用setTimeout來實現
}
}
複製程式碼

setImmediate 和 MessageChannel 都不行的情況下，使用 setTimeout ，delay = 0 之後，執行flushCallbacks()，下邊是flushCallbacks的程式碼

// setTimeout 會在 macrotasks 中建立一個事件 flushCallbacks ，flushCallbacks 則會在執行時將 callbacks 中的所有 cb 依次執行。
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

前面說了， nextTick 同時也支援 Promise 的使用，會判斷是否實現了 Promise

export function nextTick (cb?: Function, ctx?: Object) {
let _resolve
// 將回調函式整合至一個數組，推送到佇列中下一個tick時執行
callbacks.push(() => {
if (cb) {
try {
cb.call(ctx)
} catch (e) {
handleError(e, ctx, 'nextTick')
}
} else if (_resolve) {
_resolve(ctx)
}
})
if (!pending) { // pengding = false的話，說明不需要不存在，還沒有timerFunc被推送到任務佇列中
pending = true
if (useMacroTask) {
macroTimerFunc() // 執行巨集任務
} else {
microTimerFunc()// 執行微任務
}
}

// 判斷是否可以使用 promise
// 可以的話給 _resolve 賦值
// 回撥函式以 promise 的方式呼叫
if (!cb && typeof Promise !== 'undefined') {
return new Promise(resolve => {
_resolve = resolve
})
}
}
複製程式碼

你以為這就結束了？

ok，上邊nextTick的原始碼比較少，看得大概大概的了，但是呢，還是很懵，所以我又去github看了一下 watcher.js的原始碼 ，回到開頭的第三個例子，就是那個迴圈10000次的那個小坑逼，來，我們看下原始碼再說，原始碼裡的程式碼太多，我挑著copy，嗯，湊合看吧

import {
warn,
remove,
isObject,
parsePath,
_Set as Set,
handleError, 
noop
} from '../util/index'

import { traverse } from './traverse'
import { queueWatcher } from './scheduler'// 這個很也重要，眼熟它
import Dep, { pushTarget, popTarget } from './dep'// 眼熟這個，這個是將 watcher 新增到 Dep 中，去看看原始碼

import type { SimpleSet } from '../util/index'

let uid = 0// 這個也很重要，眼熟它

/**
* A watcher parses an expression, collects dependencies,
* and fires callback when the expression value changes.
* This is used for both the $watch() api and directives.
*/
export default class Watcher {
// 其中的一些我也不知道，我只能從字面上理解，如有大佬，請告知一聲
vm: Component;
expression: string;
cb: Function;
id: number;
deep: boolean;
user: boolean;
lazy: boolean; 
sync: boolean;
dirty: boolean;
active: boolean;
deps: Array<Dep>;
newDeps: Array<Dep>;
depIds: SimpleSet;
newDepIds: SimpleSet;
before: ?Function;
getter: Function;
value: any;
...
constructor (
vm: Component,
expOrFn: string | Function,
cb: Function,
options?: ?Object,// 我們的options
isRenderWatcher?: boolean
) { 
this.vm = vm
if (isRenderWatcher) {
vm._watch = this
}
vm._watchers.push(this)
// options
if (options) {
this.deep = !!options.deep
this.user = !!options.user
this.lazy = !!options.lazy
this.sync = !!options.sync
this.before = options.before
} else {
this.deep = this.user = this.lazy = this.sync = false
}
this.cb = cb
this.id = ++uid// 看到沒有，我們類似於給每個 Watcher物件起個名字，用id來標記每一個Watcher物件
this.active = true
this.dirty = this.lazy 
this.deps = []
this.newDeps = []
this.depIds = new Set()
this.newDepIds = new Set()
this.expression = process.env.NODE_ENV !== 'production'
? expOrFn.toString()
: ''
// parse expression for getter
if (typeof expOrFn === 'function') {
this.getter = expOrFn
} else {
this.getter = parsePath(expOrFn)
if (!this.getter) {
this.getter = noop
process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
`Failed watching path: "${expOrFn}" ` +
'Watcher only accepts simple dot-delimited paths. ' +
'For full control, use a function instead.',
vm
)
}
}
this.value = this.lazy
? undefined
: this.get()// 執行get()方法
}

get () {
pushTarget(this) // 呼叫Dep中的pushTarget()方法，具體原始碼下邊貼出
let value
const vm = this.vm
try {
value = this.getter.call(vm, vm) 
} catch (e) {
if (this.user) {
handleError(e, vm, `getter for watcher "${this.expression}"`)
} else {
throw e
}
} finally {
if (this.deep) {
traverse(value)
}
popTarget() // 呼叫Dep中的popTarget()方法，具體原始碼下邊貼出
this.cleanupDeps()
}
return value
}

// 新增到dep中
addDep(dep: Dep) {
const id = dep.id // Dep 中，存在一個id和subs陣列(用來存放所有的watcher)
if (!this.newDepIds.has(id)) {
this.newDepIds.add(id)
this.newDeps.push(dep)
if (!this.depIds.has(id)) {
dep.addSub(this) // 呼叫dep.addSub方法，將這個watcher物件新增到陣列中
}
}
}

...

update () {
if (this.lazy) {
this.dirty = true 
} else if (this.sync) {
this.run()
} else {
queueWatcher(this) // queueWatcher()方法，下邊會給出原始碼
}
}

run () {
if (this.active) {
const value = this.get()
if (
value !== this.value ||
// 看英文註釋啊！！！很清楚了！！！
// Deep watchers and watchers on Object/Arrays should fire even
// when the value is the same, because the value may
isObject(value) ||
this.deep
) {
// set new value
const oldValue = this.value
this.value = value
if (this.user) {
try {
this.cb.call(this.vm, value, oldValue)
} catch (e) {
handleError(e, this.vm, `callback for watcher "${this.expression}"`)
}
} else {
this.cb.call(this.vm, value, oldValue) // 回撥函式
}
}
}
}

...

}
複製程式碼

太長了？染陌大佬的 《剖析 Vue.js 內部執行機制》 中給出了一個簡單而有利於理解的程式碼(群主，我不是打廣告的，別踢我)

let uid = 0;

class Watcher {
constructor () {
this.id = ++uid;
}

update () {
console.log('watch' + this.id + ' update');
queueWatcher(this);
}

run () {
console.log('watch' + this.id + '檢視更新啦～');
}
}
複製程式碼

queueWatcher 是個什麼鬼

夠抽象吧！再看看這個程式碼，比較一看，你會發現，都出現了一個 queueWatcher 的玩意，於是我去把原始碼也看了一下。下邊是它的原始碼(選擇copy)

import {
warn,
nextTick,// 看到沒有，我們一開始要講的老大哥出現了！！！！
devtools
} from '../util/index'

export const MAX_UPDATE_COUNT = 100

/**
* Flush both queues and run the watchers.
*/
function flushSchedulerQueue () {
flushing = true
let watcher, id

// Sort queue before flush.
// This ensures that:
// 1. Components are updated from parent to child. (because parent is always
//created before the child)
// 2. A component's user watchers are run before its render watcher(because
//user watchers are created before the render watcher)
// 3. If a component is destroyed during a parent component's watcher run,
//its watchers can be skipped.
queue.sort((a, b) => a.id - b.id)

// do not cache length because more watchers might be pushed
// as we run existing watchers
for (index = 0; index < queue.length; index++) {
watcher = queue[index]
if (watcher.before) {
watcher.before()
}
id = watcher.id
has[id] = null
watcher.run()// watcher物件呼叫run方法執行
// in dev build, check and stop circular updates.
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && has[id] != null) {
circular[id] = (circular[id] || 0) + 1
if (circular[id] > MAX_UPDATE_COUNT) {
warn(
'You may have an infinite update loop ' + (
watcher.user
? `in watcher with expression "${watcher.expression}"`
: `in a component render function.`
),
watcher.vm
)
break
}
}
}

... 
}
/**
* 看註釋看註釋！！！！！！
* Push a watcher into the watcher queue.
* Jobs with duplicate IDs will be skipped unless it's
* pushed when the queue is being flushed.
*/
export function queueWatcher (watcher: Watcher) {
const id = watcher.id// 獲取watcher的id

// 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
if (has[id] == null) {
has[id] = true
if (!flushing) {
// 如果沒有flush掉，直接push到佇列中即可
queue.push(watcher)
} else {
// if already flushing, splice the watcher based on its id
// if already past its id, it will be run next immediately.
let i = queue.length - 1
while (i > index && queue[i].id > watcher.id) {
i--
}
queue.splice(i + 1, 0, watcher)
}

// queue the flush
if (!waiting) {
waiting = true// 標誌位，它保證flushSchedulerQueue回撥只允許被置入callbacks一次。

if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && !config.async) {
flushSchedulerQueue()
return
}
nextTick(flushSchedulerQueue)// 看到沒有，呼叫了nextTick
// 這裡面的nextTick(flushSchedulerQueue)中的flushSchedulerQueue函式其實就是watcher的檢視更新。
// 每次呼叫的時候會把它push到callbacks中來非同步執行。
}
}
}
複製程式碼

Dep

哎呀媽，我們再來看看Dep中的原始碼

import type Watcher from './watcher'// 眼熟它
import { remove } from '../util/index'
import config from '../config'

let uid = 0

/**
* A dep is an observable that can have multiple
* directives subscribing to it.
*/
export default class Dep {
static target: ?Watcher;
id: number;
subs: Array<Watcher>;

constructor () {
this.id = uid++
this.subs = []
}

// 將所有的watcher物件新增到陣列中
addSub (sub: Watcher) {
this.subs.push(sub)
}

removeSub (sub: Watcher) {
remove(this.subs, sub)
}

depend () {
if (Dep.target) {
Dep.target.addDep(this)
}
}

notify () {
// stabilize the subscriber list first
const subs = this.subs.slice()
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && !config.async) {
// subs aren't sorted in scheduler if not running async
// we need to sort them now to make sure they fire in correct
// order
subs.sort((a, b) => a.id - b.id)
}

// 通過迴圈，來呼叫每一個watcher，並且 每個watcher都有一個update()方法，通知檢視更新
for (let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {
subs[i].update()
}
}
}

// the current target watcher being evaluated.
// this is globally unique because there could be only one
// watcher being evaluated at any time.
Dep.target = null
const targetStack = []

export function pushTarget (_target: ?Watcher) {
if (Dep.target) targetStack.push(Dep.target)
Dep.target = _target
}

export function popTarget () {
Dep.target = targetStack.pop()
}

// 說白了，在資料【依賴收集】過程就是把 Watcher 例項存放到對應的 Dep 物件中去
// 這時候 Dep.target 已經指向了這個 new 出來的 Watcher 物件
// get 方法可以讓當前的 Watcher 物件（Dep.target）存放到它的 subs 陣列中
// 在資料變化時，set 會呼叫 Dep 物件的 notify 方法通知它內部所有的 Watcher 物件進行檢視更新。
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