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图解 Vue 异步更新原理

本文主要分析 Vue 从 Data 更新,到通知 Watcher 异步更新视图的流程,也就是下图中的橙色部分。

图解 Vue 异步更新原理

我们先来回顾一下图中的几个对象:

  • Data 对象:Vue 中的 data 方法中返回的对象。
  • Dep 对象:每一个 Data 属性都会创建一个 Dep,用来搜集所有使用到这个 Data 的 Watcher 对象。
  • Watcher 对象:主要用于渲染 DOM。

接下来,我们就开始分析这个流程。

Vue 异步更新 DOM 原理

很多同学都知道,Vue 中的数据更新是异步的,意味着我们在修改完 Data 之后,并不能立刻获取修改后的 DOM 元素。

例如:

<template>
  <div>
    <span id="text">{{ message }}</span>
    <button @click="changeData">
      changeData
    </button>
  </div>
</template>

<script>
export default {
  data() {
    return {
      message: "hello",
    };
  },
  methods: {
    changeData() {
      this.message = "hello world";
      const textContent = document.getElementById("text").textContent;
      // 直接获取,不是最新的
      console.log(textContent === "hello world"); // false
            // $nextTick 回调中,是最新的
      this.$nextTick(() => {
        const textContent = document.getElementById("text").textContent;
        console.warn(textContent === "hello world"); // true
      });
    },
  },
};
</script>

什么时候我们才能获取到真正的 DOM 元素?答:在 Vue 的 nextTick 回调中。

这一点在 Vue 官网有详细的介绍,但你是否有想过,为什么 Vue 需要通过 nextTick 方法才能获取最新的 DOM?

带着这个疑问,我们直接看一下源码。

// 当一个 Data 更新时,会依次执行以下代码
// 1. 触发 Data.set
// 2. 调用 dep.notify
// 3. Dep 会遍历所有相关的 Watcher 执行 update 方法
class Watcher {
  // 4. 执行更新操作
  update() {
    queueWatcher(this);
  }
}

const queue = [];

function queueWatcher(watcher: Watcher) {
  // 5. 将当前 Watcher 添加到异步队列
  queue.push(watcher);
  // 6. 执行异步队列,并传入回调
  nextTick(flushSchedulerQueue);
}

// 更新视图的具体方法
function flushSchedulerQueue() {
  let watcher, id;
  // 排序,先渲染父节点,再渲染子节点
  // 这样可以避免不必要的子节点渲染,如:父节点中 v-if 为 false 的子节点,就不用渲染了
  queue.sort((a, b) => a.id - b.id);
  // 遍历所有 Watcher 进行批量更新。
  for (index = 0; index < queue.length; index++) {
    watcher = queue[index];
    // 更新 DOM
    watcher.run();
  }
}

根据上面的代码,我们可以得出这样一个流程图:

图解 Vue 异步更新原理

图中可以看到,Vue 在调用 Watcher 更新视图时,并不会直接进行更新,而是把需要更新的 Watcher 加入到 Queue 队列里,然后把具体的更新方法 flushSchedulerQueue 传给 nextTick 进行调用。

接下来,我们分析一下 nextTick。

const callbacks = [];
let timerFunc;

function nextTick(cb?: Function, ctx?: Object) {
  let _resolve;
  // 1.将传入的 flushSchedulerQueue 方法添加到回调数组
  callbacks.push(() => {
    cb.call(ctx);
  });
  // 2.执行异步任务
  // 此方法会根据浏览器兼容性,选用不同的异步策略
  timerFunc();
}

可以看到,nextTick 函数非常简单,它只是将传入的 flushSchedulerQueue 添加到 callbacks 数组中,然后执行了 timerFunc 方法。

接下来,我们分析一下 timerFunc 方法。

let timerFunc;
// 判断是否兼容 Promise
if (typeof Promise !== "undefined") {
  timerFunc = () => {
    Promise.resolve().then(flushCallbacks);
  };
  // 判断是否兼容 MutationObserver
  // https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/MutationObserver
} else if (typeof MutationObserver !== "undefined") {
  let counter = 1;
  const observer = new MutationObserver(flushCallbacks);
  const textNode = document.createTextNode(String(counter));
  observer.observe(textNode, {
    characterData: true,
  });
  timerFunc = () => {
    counter = (counter + 1) % 2;
    textNode.data = String(counter);
  };
  // 判断是否兼容 setImmediate
  // 该方法存在一些 IE 浏览器中
} else if (typeof setImmediate !== "undefined") {
  // 这是一个宏任务,但相比 setTimeout 要更好
  timerFunc = () => {
    setImmediate(flushCallbacks);
  };
} else {
  // 如果以上方法都不知道,使用 setTimeout 0
  timerFunc = () => {
    setTimeout(flushCallbacks, 0);
  };
}

// 异步执行完后,执行所有的回调方法,也就是执行 flushSchedulerQueue
function flushCallbacks() {
  for (let i = 0; i < copies.length; i++) {
    callbacks[i]();
  }
}

可以看到,timerFunc 是根据浏览器兼容性创建的一个异步方法,它执行完成之后,会调用 flushSchedulerQueue 方法进行具体的 DOM 更新。

分析到这里,我们就可以得到一张整体的流程图了。

图解 Vue 异步更新原理

接下来,我们来完善一些判断逻辑。

  • 判断 has 标识,避免在一个 Queue 中添加相同的 Watcher。
  • 判断 waiting 标识,让所有的 Watcher 都在一个 tick 内进行更新。
  • 判断 flushing 标识,处理 Watcher 渲染时,可能产生的新 Watcher。
    • 如:触发了 v-if 的条件,新增的 Watcher 渲染。

结合以上判断,最终的流程图如下:

图解 Vue 异步更新原理

最后,我们分析一下,为什么 this.$nextTick 能够获取更新后的 DOM?

// 我们使用 this.$nextTick 其实就是调用 nextTick 方法
Vue.prototype.$nextTick = function (fn: Function) {
  return nextTick(fn, this);
};

可以看到,调用 this.$nextTick 其实就是调用了图中的 nextTick 方法,在异步队列中执行回调函数。根据先来后到原则,修改 Data 触发的更新异步队列会先得到执行,执行完成后就生成了新的 DOM ,接下来执行 this.$nextTick 的回调函数时,能获取到更新后的 DOM 元素了。

由于 nextTick 只是单纯通过 Promise 、SetTimeout 等方法模拟的异步任务,所以也可以手动执行一个异步任务,来实现和 this.&dollar;nextTick 相同的效果。

this.message = "hello world";
// 手动执行一个异步任务,也能获取最新的 DOM
Promise.resolve().then(() => {
  const textContent = document.getElementById("text").textContent;
  console.log(textContent === "hello world"); // true
});
setTimeout(() => {
  const textContent = document.getElementById("text").textContent;
  console.log(textContent === "hello world"); // true
});

思考与总结

本文从源码的角度,介绍了 Vue 异步更新的原理,来简单回顾一下吧。

  1. 修改 Vue 中的 Data 时,就会触发所有和这个 Data 相关的 Watcher 进行更新。
  2. 首先,会将所有的 Watcher 加入队列 Queue。
  3. 然后,调用 nextTick 方法,执行异步任务。
  4. 在异步任务的回调中,对 Queue 中的 Watcher 进行排序,然后执行对应的 DOM 更新。

最后,如果你对此有任何想法,欢迎留言评论!

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