浏览器事件循环(结合vue nextTick)

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在介绍事件循环之前我们先简单了解(回顾)一下浏览器相关常识

浏览器常识介绍

同步和异步

  • 同步:就是在执行栈中(主线程)执行的代码
  • 异步:就是在异步队列(macroTask、microTask)中的代码

简单理解区别就是:异步是需要延迟执行的代码

线程和进程

  • 进程:进程是应用程序的执行实例,每一个进程都是由私有的虚拟地址空间、代码、数据和其它系统资源所组成;进程在运行过程中能够申请创建和使用系统资源(如独立的内存区域等),这些资源也会随着进程的终止而被销毁

  • 线程:线程则是进程内的一个独立执行单元,在不同的线程之间是可以共享进程资源的,是进程内可以调度的实体。比进程更小的独立运行的基本单位。线程也被称为轻量级进程。

简单讲,一个进程可由多个线程构成,线程是进程的组成部分。

js是单线程的,但浏览器并不是,它是一般是多进程的。

以chrome为例: 一个页签就是一个独立的进程。而javascript的执行是其中的一个线程,里面还包含了很多其他线程,如:

  • GUI渲染线程
  • http请求线程
  • 定时器触发线程
  • 事件触发线程
  • 图片等资源的加载线程。

事件循环

ok,常识性内容回顾完毕,我们开始切入正题。

microTask 和 macroTask

常见的macroTask有:setTimeout、setInterval、setImmediate、i/o操作、ui渲染、MessageChannel、postMessage

常见的microTask有:process.nextTick、Promise、Object.observe(已废弃)、MutationObserver(html5新特性)

用线程的理论理解队列:

  • macroTask由事件触发线程维护
  • microTask通常由js引擎自己维护

一个完整的事件循环(Event loop)过程解析

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  • 初始状态:调用栈(主线程)、microTask队列、macroTask队列,macroTask里只有一个待执行的script脚本,比如:入口文件。(如上图)

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  • 将这个macro任务(入口文件)推入调用栈,同步执行代码。在这过程中,会调用一些接口或者触发一些事件,可产生新的marcoTask与microTask。它们分别会被推入各自的任务队列。同时该script脚本会被从macroTask中移除(主线程的执行过程就是一个 tick)(如上图)

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  • 调用栈代码执行完当前的代码块后,需要处理microTask中的任务。将里面的任务依次推入调用栈执行。当然,在执行microTask中的任务时同样可能产生新的macroTask和microTask,同样插入对应的队列中(如上图)

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  • 然后继续执行microTask余下的任务,直至所有micro任务都执行完成。(如上图)

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  • 然后进行渲染操作,更新界面 (如上图)

以上就是一次完整的事件循环。

整个流程用一个简单的图表示如下:

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然后将macroTask中优先级最高的任务推入主线程,继续执行上述过程

注意:单次事件循环中,macroTask的任务仅处理优先级最高的那一个,而microTask要执行完所有。

渲染时机

经过上面的学习我们把异步拿到的数据放在macroTask中还是microTask中呢?

比如先放在macroTask中:

setTimeout(task, 0)

那么按照Event loop,task会被推入macroTask中,本次调用栈内容执行完,会执行microTask中的内容,然后进行render。而本次事件循环render内容是不包含task的,因为他还在macroTask中尚未执行,需要等到下次事件循环才能进行渲染

如果放在microTask中

Promise.resolve().then(task)

那么按照Event loop,task会被推入microTask中,本次调用栈内容执行完,会执行microTask中的task内容,然后进行render,也就是在本次的事件循环中就可以进行渲染。

总结:我们在异步任务中修改dom是尽量在microTask完成。

Vue next-tick

vue nextTick是干什么用的?

我们先来看一段代码

getData().then(res => {
  this.xxx = res.data.xxx
  this.$nextTick(() => {
    // 这里我们可以获取更新后的 DOM
  })
})

这段代码很简单,但实际上用到了两次nextTick。

this.$nextTick()是一次显式调用,没啥说的。主要是这行

this.xxx = res.data.xxx

这一行是常见的vue参数设置,然后更新dom,那么它怎么就和nextTick产生联系了呢?

这就会涉及vue的数据响应原理

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当设置新的参数时,会触发对应属性的set拦截,然后触发dep的notify方法,进而调用watcher的update方法,再由update调用queueWathcer,最终调用nextTick方法

vue 数据更新为什么要采用nextTick异步队列更新呢?

先看个例子

data () {
  return {
    count: 0
  }
},
mounted () {
  for (let i = 0; i < 1000; i++) {
    this.count++
  }
}

如果不用异步队列,每一次set劫持都做render的话,那么render会执行1000次,会非常浪费性能。

如果把这些更新通通放在异步队列里,意味着,会触发1000次watcher的queueWathcer方法。 但有一点注意,queueWathcer里面通过id对watcher做了去重处理,虽然被调用了1000次,但有效调用只有一次。同时也保证,在一个ticket中,同一个参数即使被修改多次,我们在执行wather.update时候仍然保证渲染的是最新的数据。

所以使用nextTick进行渲染,也是vue的一大优化

vue nextTick实现

Vue2.5以后,采用单独的next-tick.js来维护它。

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

// 所有的callback缓存在数组中
const callbacks = []
// 状态
let pending = false

// 调用数组中所有的callback,并清空数组
function flushCallbacks () {
  // 重置标志位
  pending = false
  const copies = callbacks.slice(0)
  callbacks.length = 0
  // 调用每一个callback
  for (let i = 0; i < copies.length; i++) {
    copies[i]()
  }
}

// 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).

// 微任务function
let microTimerFunc
// 宏任务fuction
let macroTimerFunc
// 是否使用宏任务标志位
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 */

// 优先检查是否支持setImmediate,这是一个高版本 IE 和 Edge 才支持的特性(和setTimeout差不多,但优先级最高)
if (typeof setImmediate !== 'undefined' && isNative(setImmediate)) {
  macroTimerFunc = () => {
    setImmediate(flushCallbacks)
  }
// 检查MessageChannel兼容性(优先级次高)
} 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)
  }
// 兼容性最好(优先级最低)
} else {
  /* istanbul ignore next */
  macroTimerFunc = () => {
    setTimeout(flushCallbacks, 0)
  }
}

// Determine microtask defer implementation.
/* istanbul ignore next, $flow-disable-line */

// 微任务用promise来处理
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)
  }
// promise不支持直接用宏任务
} 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.
 */
// 强制走宏任务,比如dom交互事件,v-on (这种情况就需要强制走macroTask)
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
  // 缓存传入的callback
  callbacks.push(() => {
    if (cb) {
      try {
        cb.call(ctx)
      } catch (e) {
        handleError(e, ctx, 'nextTick')
      }
    } else if (_resolve) {
      _resolve(ctx)
    }
  })
  // 如果pending为false,则开始执行
  if (!pending) {
    // 变更标志位
    pending = true
    if (useMacroTask) {
      macroTimerFunc()
    } else {
      microTimerFunc()
    }
  }
  // $flow-disable-line
  // 当为传入callback,提供一个promise化的调用
  if (!cb && typeof Promise !== 'undefined') {
    return new Promise(resolve => {
      _resolve = resolve
    })
  }
}

这段代码主要定义了Vue.nextTick的实现。 核心逻辑:

  • 定义当前环境支持的microTimerFunc和macroTimerFunc(调用时会执行flushCallbacks方法)
  • 外部调用nextTick时,会缓存传入的callback
  • pending设置为false,变更标志位,执行microTimerFunc或macroTimerFunc(也就是执行flushCallbacks方法)
  • 执行完flushCallbacks后,pending重置为false,清空数组

所以vue的数据更新是一个异步的过程。

思考问题

还是之前的例子

getData().then(res => {
  this.xxx = res.data.xxx
  this.$nextTick(() => {
    // 这里我们可以获取更新后的 DOM
  })
})

这里提一个疑问~

前面不是说UI Render是在microTask都执行完之后才进行么。

而通过对vue的$nextTick分析,它实际是用promise包装的,属于microTask。

在getData.then中,执行了this.xxx= res.data,它实际也是通过wather调用$nextTick

随后,又执行了一个$nextTick

按理说目前还处在同一个事件循环,而且还没有进行UI Render,怎么在$nextTick就能拿到刚渲染的dom呢?

UI render理解

我们先看一个例子

<template>
  <div>
    <div class="title" ref="test">{{title}}</div>
  </div>
</template>
<script lang="ts">
import { Component, Vue } from 'vue-property-decorator'

@Component
export default class Index extends Vue {
// 和vue data()是一样的,我们这里是ts写法
title: string = 'nothing'

mounted () {
  // 模拟接口获取数据
  setTimeout(() => {
    this.title = '测试标题'

    this.$nextTick(() => {
      console.log('debug:', this.title, this.$refs.test['innerHTML'])
      alert('渲染完了么?')
    })
  }, 0)
}
</script>
<style lang="scss">
.title{
  font-size: pxToRem(158px);
  text-align: center;
}
</style>

看看浏览器的渲染情况

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image

因为alert能够阻塞渲染,所以这里用到它。

在alert之前我们console了最新设置dom的内容,从控制台已经拿到了最新设置的title。但是浏览器还没有进行渲染。再点击“确定”后,浏览器才进行渲染。

我之前一直以为获取新的dom节点必须等UI Render完成之后才能获取到,然而并不是这样的。

结论:

在主线程及microTask执行过程中,每一次dom或css更新,浏览器都会进行计算,而计算的结果并不会被立刻渲染,而是在当所有的microTask队列中任务都执行完毕后,统一进行渲染(这也是浏览器为了提高渲染性能和体验做的优化)所以,这个时候通过js访问更新后的dom节点或者css是可以拿到的,因为浏览器已经完成计算,仅仅是它们还没被渲染而已。

这也就完美解决了我之前的疑问。

OK,以上就是对浏览器事件循环全部介绍,欢迎大家学习交流