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Vue—关于响应式(二、异步更新队列原理分析)

_按键伤人_
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本节需要准备知识点:Event Loop、Promise

关于Event Loop介绍参考阮一峰老师的文章:

[上一节]学习了Vue通过Object.defineProperty拦截数据变化的响应式原理,数据变化后会触发notify方法来通知变更,这一节沿着图谱继续往下啃,收到通知后Vue会开启一个异步更新队列

1628823615.png

两个问题:

  1. Vue开启一个异步更新队列,为什么不是同步而是异步?

  2. 不知道你有没有发现在Vue中修改data中的数据时,无论修改几次,最终模板只渲染一次,这是怎么做到的?

一、异步更新队列

先来看一段代码演示

把上一节的代码拿过来:

let x;
let y;
let f = (n) => n * 100;

let active;
let onXChange = function(cb) {
  active = cb;
  active();
};

class Dep {
  deps = new Set();

  // 收集依赖
  depend() {
    if (active) {
      this.deps.add(active);
    }
  }

  // 通知依赖更新
  notify() {
    this.deps.forEach((dep) => dep());
  }
}

let ref = (initValue) => {
  let value = initValue;
  let dep = new Dep();

  return Object.defineProperty({}, "value", {
    get() {
      dep.depend();
      return value;
    },
    set(newValue) {
      value = newValue;
      dep.notify();
    },
  });
};

x = ref(1);

onXChange(() => {
  y = f(x.value);
  console.log('onXChange', y);
});

x.value = 2;
x.value = 3;

假设我们现在不止依赖x,还有y、z,分别将x、y、z输出到页面上。我们现在依赖了x、y、z三个变量,那我们应该把这个onXChange函数名改成watch,就是它可以监听变化的意思,不单单只是监听一个x变化。

let x;
let y;
let z;

x = ref(1);
y = ref(2);
z = ref(3);

// 考虑到我们会依赖很多变量,因此将onXChange改成watch比较符合语义
watch(() => {
  document.write(`
    <p>
      x: ${f(x.value)}; y: ${f(y.value)}; z: ${f(z.value)}
    </p>
  `)
});

可以看到这三个值都被打印在页面上

1628824182.png

现在我们对x、y、z的value进行修改

x.value = 2;
y.value = 3;
z.value = 4;

查看页面,结果没有问题,每个数据的变化都被监听到并且进行了响应

1628824262.png

既然结果是对的,那我们的问题是什么?

这个问题是:每次数据变化都进行了响应,每次都渲染了模板,如果数据变化了一百次、一千次呢?难道要重复渲染一百遍、一千遍吗?

我们都知道频繁操作dom会影响网页性能,涉及重排和重绘的知识感兴趣请阅读阮一峰老师的文章:

因此,既要保证所有的依赖都准确更新,又要保证不能频繁渲染成为了首要问题,现在我们修改x.value、y.value、z.value都是同步通知依赖进行更新的,有没有一种机制可以等到我修改这些值之后再执行更新任务呢?

这个答案是——异步。

异步任务会等到同步任务清空后执行,借助这个特点和我们前面的分析,我们需要:

  • 创建一个队列用来存储任务
  • 创建一个将任务推入队列的方法
  • 创建一个用来执行队列中任务的方法
  • Promise(用来创建微任务)

按照步骤我们创建如下代码:

// 创建任务队列
let queue = [];

// 创建添加任务的方法
let queueJob = (job) => {
  // 过滤已经添加的任务
  if (!queue.includes(job)) {
    queue.push(job); // 添加任务
    flushJobs(); // 执行任务,请注意这里现在是伪代码
  }
};

// 创建执行任务的方法
let flushJobs = () => {
  let job;
  // 依次取出队列的任务赋值给job并执行,直到清空队列
  while ((job = queue.shift()) !== undefined) {
    job();
  }
};

// 创建Promise,待定

接着我们需要修改一下notify的代码,监听到数据变化后不立即调用依赖进行更新,而是将依赖添加到队列中

notify() {
  this.deps.forEach(dep => queueJob(dep));
}

回到页面,我们发现页面上还是重复渲染了三次模板

1628824737.png

那我们写的这段代码有什么用呢?异步又体现在哪里呢?接着往下看

二、 nextTick原理分析

上面的代码中虽然我们开启了一个队列,并且成功将任务推入队列中进行执行,但本质上还是同步推入和执行的,我们要让它变成异步队列

我们创建nextTick函数,nextTick接收一个回调函数,返回一个状态为fulfilled的Promise,并将回调函数传给then方法

// 创建Promise
let nextTick = (cb) => Promise.resolve().then(cb);

然后只需要在添加任务时调用nextTick,将执行任务的flushJobs函数传给nextTick即可

let queueJob = (job) => {
  // 过滤已经添加的任务
  if (!queue.includes(job)) {
    queue.push(job); // 添加任务
    nextTick(flushJobs); // 推入微任务
  }
};

回到页面

1628825748.png

虽然修改了x、y、z三个变量的value,最后页面上只渲染了一次。

再来总结一下这段代码的执行过程:

  • 当修改x.value时会触发dep.notify()通知依赖更新,然后我们会开启一个队列将任务(这个任务就是active保存的回调函数)发给queueJob函数,queueJob函数判断当前任务有没有添加过,没有,添加当前任务并执行nextTick(Promise),由于Promise调用then方法时会将then中的回调函数推入微任务队列,所以flushJobs函数并不会立即执行,而是等到所有的同步任务都执行完成后再执行,也就是说要等到y、z修改value之后(如果后面还有别的同步代码则要继续等待),直到Event Loop下一个tick时才会执行flushJobs函数。(这三次通知触发的都是同一个active,所以queueJob只会往队列中添加一次任务)
  • 因此,无论后面y、z的值进行多少次变更,当前这个更新任务只执行一次,这样就达到了优化的目的。

这也正是Vue采用的解决方案——异步更新队列,官方文档描述的很清楚

1628825919.png

三、结合Vue源码来看nextTick

在Vue中我们可以通过两种方式来调用nextTick:

  • Vue.nextTick()
  • this.$nextTick()

(至于什么时候使用nextTick,你不偷懒看了官方文档的话都能找到答案哈哈)

以下源码节选自vue2.6.11版本,这两个API分别在initGlobalAPI函数和renderMixin函数中挂载,它们都引用了nextTick函数

1628826037.png

1628826053.png

nextTick源码如下:

1628826081.png

在内部它访问了外部的callbacks,这个callbacks就是前面提到的队列,nextTick一调用就给队列push一个回调函数,然后判断pending(pending的作用就是控制同一时间内只执行一次timerFunc),调用timerFunc(),最后返回了一个Promise(使用过nextTick的应该都知道吧)。

我们来看一下callbacks、pending、timerFunc是如何定义的

1628826236.png

1628826247.png

可以看到timerFunc函数只是调用了p.then方法并将flushCallbacks函数推入了微任务队列,而p是一个fulfilled状态的Promise,与我们自己的nextTick功能一致。

这个flushCallbacks函数又干了什么呢?

1628826956.png

flushCallbacks中重新将pending置为初始值,复制callbacks队列中的任务后将队列清空,然后依次执行复制的任务,与我们自己的flushJobs函数功能一致。

看完上面的源码,可以总结出Vue是这么做的,又到了小学语文之——提炼中心思想的时候了

  1. 监听到数据变化后调用dep.notify()进行通知,将任务放入队列,且相同的任务只添加一次
  2. 调用Promise.resolve().then(flushCallbacks),将执行任务的函数推入微任务队列,等待所有的同步任务完成后将进行执行
  3. 所有同步执行完成,执行flushCallbacks函数进行渲染

对比一下我们自己写的代码,你学会了吗?

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