双十一，打包半价理解Vue的nextTick与watcher以及Dep的蓝色生死恋？

一开始就只想搞清楚nextTick的一个原理，谁知道，跟吃了辣条一下，停不下来，从nextTick的源码到Watcher源码再到Dep源码，震惊，然后再结合自己之前看掘金小册理解的 双向绑定-响应式系统 ，感觉有一种 顿悟 的感觉，总之，这是我个人的理解，请大佬们指教，如有转载，请附上原文链接，毕竟我copy源码也挺累的～

多说一句话

因为这篇文章，有挺多源代码的，一般来说，换作是我，我也会一扫而过，一目十行，但是笔者我！ 真心！ 希望！ 你们能够 耐住性子！ 去看！源码中，会有一丢丢 注释 ， 一定要看尤大大作者给的注释

如果有什么地方写错了，恳请大佬们指教，互相进步～

请开始你的表演

那么怎么说nextTick呢？该从何说起，怪难为情的，还是让我们先来看个例子吧

<template>
    <div>
      <div ref="usernmae">{{ username }}</div>
      <button @click="handleChangeName">click</button>
    </div>
  </template>
复制代码

export default {
    data () {
      return {
        username: 'PDK'
      }
    },
    methods: {
      handleChangeName () {
        this.username = '彭道宽'
        console.log(this.$refs.username.innerText) // PDK
      }
    }
  }
复制代码

震惊！！！，打印出来的居然的 "PDK"，怎么回事，我明明修改了username，将值赋为"彭道宽"，为什么还是打印之前的值，而真实获取到DOM结点的innerText并没有得到预期中的“彭道宽”， 为啥子 ?

不方，我们再看一个例子，请看:

export default {
    data () {
      return {
        username: 'PDK',
        age: 18
      }
    },
    mounted() {
      this.age = 19
      this.age = 20
      this.age = 21
    },
    watch: {
      age() {
        console.log(this.age)
      }
    }
  }
复制代码

这段脚本执行我们猜测会依次打印：19，20，21。但是实际效果中，只会输出一次：21。为什么会出现这样的情况？

事不过三，所以我们再来看一个例子

export default {
    data () {
      return {
        number: 0
      }
    },
    methods: {
      handleClick () {
        for(let i = 0; i < 10000; i++) {
          this.number++
        }
      }
    }
  }
复制代码

在点击click触发handleClick()事件之后，number会被遍历增加10000次，在vue的双向绑定-响应式系统中，会经过 “setter -> Dep -> Watcher -> patch -> 视图” 这个流水线。那么是不是可以这么理解，每次number++，都会经过这个“流水线”来修改真实的DOM，然后DOM被更新了10000次。

但是身为一位“资深”的前端小白来说，都知道，前端对性能的看中，而频繁的操作DOM，那可是一大“忌讳”啊。Vue.js 肯定不会以如此低效的方法来处理。Vue.js在默认情况下，每次触发某个数据的 setter 方法后，对应的 Watcher 对象其实会被 push 进一个队列 queue 中，在下一个 tick 的时候将这个队列 queue 全部拿出来 run一遍。这里我们看看Vue官网的描述 : Vue 异步执行 DOM 更新。只要观察到数据变化，Vue 将开启一个队列，并缓冲在同一事件循环中发生的所有数据改变。如果同一个 watcher 被多次触发，只会被推入到队列中一次。这种在缓冲时去除重复数据对于避免不必要的计算和 DOM 操作上非常重要。然后，在下一个的事件循环“tick”中，Vue 刷新队列并执行实际 (已去重的) 工作。

Vue在修改数据的时候，不会立马就去修改数据，例如，当你设置 vm.someData = 'new value' ，该组件不会立即重新渲染。当刷新队列时，组件会在事件循环队列清空时的下一个 tick 更新, 为了在数据变化之后等待 Vue 完成更新 DOM ，可以在数据变化之后立即使用 Vue.nextTick(callback) 。这样回调函数在 DOM 更新完成后就会调用，下边来自Vue官网中的例子 :

<div id="example">{{message}}</div>
复制代码

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

  Vue.nextTick(function () {
    console.log(vm.$el.textContent === 'new message') // true， nextTick里面的代码会在DOM更新后执行
  })
复制代码

下一个tick是什么鬼玩意 ?

上面一直扯扯扯，那么到底什么是 下一个tick ？

nextTick函数其实做了两件事情，一是生成一个timerFunc，把回调作为microTask或macroTask参与到事件循环中来。二是把回调函数放入一个callbacks队列，等待适当的时机执行

nextTick在官网当中的定义：

在下次 DOM 更新循环结束之后执行延迟回调。在修改数据之后立即使用这个方法，获取更新后的 DOM。

在 Vue 2.4 之前都是使用的 microtasks(微任务) ，但是 microtasks 的优先级过高，在某些情况下可能会出现比事件冒泡更快的情况，但如果都使用 macrotasks(宏任务) 又可能会出现渲染的性能问题。所以 在新版本中，会默认使用 microtasks ，但在特殊情况下会使用 macrotasks。比如 v-on。对于不知道JavaScript运行机制的，可以去看看阮一峰老师的 JavaScript 运行机制详解：再谈Event Loop 、又或者看看我的 Event Loop

哎呀妈，又扯远了，回到正题，我们先去看看 vue中的源码 :

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

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

  const callbacks = []  // 定义一个callbacks数组来模拟事件队列
  let pending = false   // 一个标记位，如果已经有timerFunc被推送到任务队列中去则不需要重复推送

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

  // 敲重点！！！！！下面这段英文注释很重要！！！！！

  // 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
      })
    }
  }
复制代码

来来来，我们仔细的扯一扯～

首先因为目前浏览器平台并没有实现 nextTick 方法，所以 Vue.js 源码中分别用 Promise 、 setTimeout 、 setImmediate 等方式在 microtask（或是macrotasks）中创建一个事件，目的是在当前调用栈执行完毕以后（不一定立即）才会去执行这个事件

对于实现 macrotasks ，会先判断是否能使用 setImmediate ，不能的话降级为 MessageChannel ，以上都不行的话就使用 setTimeout 。 注意，是对实现 宏任务 的判断

问题来了？为什么要优先定义 setImmediate 和 MessageChannel 创建，macroTasks而不是 setTimeout 呢？

HTML5中规定setTimeout的最小时间延迟是4ms，也就是说理想环境下异步回调最快也是4ms才能触发。Vue使用这么多函数来模拟异步任务，其目的只有一个，就是让回调异步且尽早调用。而MessageChannel 和setImmediate 的延迟明显是小于 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) // 利用消息管道，通过postMessage方法把1传递给channel.port2
    }
  } else {
    /* istanbul ignore next */
    macroTimerFunc = () => {
      setTimeout(flushCallbacks, 0)  // 利用setTimeout来实现
    }
  }
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setImmediate 和 MessageChannel 都不行的情况下，使用 setTimeout ，delay = 0 之后，执行flushCallbacks()，下边是flushCallbacks的代码

// setTimeout 会在 macrotasks 中创建一个事件 flushCallbacks ，flushCallbacks 则会在执行时将 callbacks 中的所有 cb 依次执行。
  function flushCallbacks () {
    pending = false
    const copies = callbacks.slice(0)
  
    callbacks.length = 0
    for (let i = 0; i < copies.length; i++) {
      copies[i]()
    }
  }
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前面说了， nextTick 同时也支持 Promise 的使用，会判断是否实现了 Promise

export function nextTick (cb?: Function, ctx?: Object) {
    let _resolve
    // 将回调函数整合至一个数组，推送到队列中下一个tick时执行
    callbacks.push(() => {
      if (cb) {
        try {
          cb.call(ctx)
        } catch (e) {
          handleError(e, ctx, 'nextTick')
        }
      } else if (_resolve) {
        _resolve(ctx)
      }
    })
    if (!pending) { // pengding = false的话，说明不需要不存在，还没有timerFunc被推送到任务队列中
      pending = true
      if (useMacroTask) {
        macroTimerFunc() // 执行宏任务
      } else {
        microTimerFunc()  // 执行微任务
      }
    }

    // 判断是否可以使用 promise
    // 可以的话给 _resolve 赋值
    // 回调函数以 promise 的方式调用
    if (!cb && typeof Promise !== 'undefined') {
      return new Promise(resolve => {
        _resolve = resolve
      })
    }
  }
复制代码

你以为这就结束了？

ok，上边nextTick的源码比较少，看得大概大概的了，但是呢，还是很懵，所以我又去github看了一下 watcher.js的源码 ，回到开头的第三个例子，就是那个循环10000次的那个小坑逼，来，我们看下源码再说，源码里的代码太多，我挑着copy，嗯，凑合看吧

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

  import { traverse } from './traverse'
  import { queueWatcher } from './scheduler'                // 这个很也重要，眼熟它
  import Dep, { pushTarget, popTarget } from './dep'  // 眼熟这个，这个是将 watcher 添加到 Dep 中，去看看源码

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

  let uid = 0   // 这个也很重要，眼熟它

  /**
   * A watcher parses an expression, collects dependencies,
   * and fires callback when the expression value changes.
   * This is used for both the $watch() api and directives.
  */
  export default class Watcher {
    // 其中的一些我也不知道，我只能从字面上理解，如有大佬，请告知一声
    vm: Component;
    expression: string;
    cb: Function;
    id: number;
    deep: boolean;
    user: boolean;
    lazy: boolean; 
    sync: boolean;
    dirty: boolean;
    active: boolean;
    deps: Array<Dep>;
    newDeps: Array<Dep>;
    depIds: SimpleSet;
    newDepIds: SimpleSet;
    before: ?Function;
    getter: Function;
    value: any;
    ...
    constructor (
      vm: Component,
      expOrFn: string | Function,
      cb: Function,
      options?: ?Object,                // 我们的options
      isRenderWatcher?: boolean
    ) { 
      this.vm = vm
      if (isRenderWatcher) {
        vm._watch = this
      }
      vm._watchers.push(this)
      // options
      if (options) {
        this.deep = !!options.deep
        this.user = !!options.user
        this.lazy = !!options.lazy
        this.sync = !!options.sync
        this.before = options.before
      } else {
        this.deep = this.user = this.lazy = this.sync = false
      }
      this.cb = cb
      this.id = ++uid       // 看到没有，我们类似于给每个 Watcher对象起个名字，用id来标记每一个Watcher对象
      this.active = true
      this.dirty = this.lazy 
      this.deps = []
      this.newDeps = []
      this.depIds = new Set()
      this.newDepIds = new Set()
      this.expression = process.env.NODE_ENV !== 'production'
        ? expOrFn.toString()
        : ''
      // parse expression for getter
      if (typeof expOrFn === 'function') {
        this.getter = expOrFn
      } else {
        this.getter = parsePath(expOrFn)
        if (!this.getter) {
          this.getter = noop
          process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
            `Failed watching path: "${expOrFn}" ` +
            'Watcher only accepts simple dot-delimited paths. ' +
            'For full control, use a function instead.',
            vm
          )
        }
      }
      this.value = this.lazy
        ? undefined
        : this.get()  // 执行get()方法
    }

    get () {
      pushTarget(this) // 调用Dep中的pushTarget()方法，具体源码下边贴出
      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() // 调用Dep中的popTarget()方法，具体源码下边贴出
        this.cleanupDeps()
      }
      return value
    }

    // 添加到dep中
    addDep(dep: Dep) {
      const id = dep.id // Dep 中，存在一个id和subs数组(用来存放所有的watcher)
      if (!this.newDepIds.has(id)) {
        this.newDepIds.add(id)
        this.newDeps.push(dep)
        if (!this.depIds.has(id)) {
          dep.addSub(this) // 调用dep.addSub方法，将这个watcher对象添加到数组中
        }
      }
    }

    ...

    update () {
      if (this.lazy) {
        this.dirty = true 
      } else if (this.sync) {
        this.run()
      } else {
        queueWatcher(this) // queueWatcher()方法，下边会给出源代码
      }
    }

    run () {
      if (this.active) {
        const value = this.get()
        if (
          value !== this.value ||
          // 看英文注释啊！！！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) // 回调函数
          }
        }
      }
    }

    ...

  }
复制代码

太长了？染陌大佬的 《剖析 Vue.js 内部运行机制》 中给出了一个简单而有利于理解的代码(群主，我不是打广告的，别踢我)

let uid = 0;

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

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

    run () {
      console.log('watch' + this.id + '视图更新啦～');
    }
  }
复制代码

queueWatcher 是个什么鬼

够抽象吧！再看看这个代码，比较一看，你会发现，都出现了一个 queueWatcher 的玩意，于是我去把源码也看了一下。下边是它的源代码(选择copy)

import {
    warn,
    nextTick,                       // 看到没有，我们一开始要讲的老大哥出现了！！！！
    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对象调用run方法执行
      // 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
        }
      }
    }
    
    ... 
  }  
  /**
   * 看注释看注释！！！！！！
   * 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  // 获取watcher的id

    // 检验id是否存在，已经存在则直接跳过，不存在则标记哈希表has，用于下次检验
    if (has[id] == null) {
      has[id] = true
      if (!flushing) {
        // 如果没有flush掉，直接push到队列中即可
        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  // 标志位，它保证flushSchedulerQueue回调只允许被置入callbacks一次。

        if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && !config.async) {
          flushSchedulerQueue()
          return
        }
        nextTick(flushSchedulerQueue)  // 看到没有，调用了nextTick
        // 这里面的nextTick(flushSchedulerQueue)中的flushSchedulerQueue函数其实就是watcher的视图更新。
        // 每次调用的时候会把它push到callbacks中来异步执行。
      }
    }
  }
复制代码

Dep

哎呀妈，我们再来看看Dep中的源码

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 = []
    }

    // 将所有的watcher对象添加到数组中
    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)
      }

      // 通过循环，来调用每一个watcher，并且 每个watcher都有一个update()方法，通知视图更新
      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()
  }

  // 说白了，在数据【依赖收集】过程就是把 Watcher 实例存放到对应的 Dep 对象中去
  // 这时候 Dep.target 已经指向了这个 new 出来的 Watcher 对象
  // get 方法可以让当前的 Watcher 对象（Dep.target）存放到它的 subs 数组中
  // 在数据变化时，set 会调用 Dep 对象的 notify 方法通知它内部所有的 Watcher 对象进行视图更新。
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