Vue中$nextTick的理解

Vue中$nextTick方法将回调延迟到下次DOM更新循环之后执行，也就是在下次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，能够获取更新后的DOM。简单来说就是当数据更新时，在DOM中渲染完成后，执行回调函数。

描述

通过一个简单的例子来演示$nextTick方法的作用，首先需要知道Vue在更新DOM时是异步执行的，也就是说在更新数据时其不会阻塞代码的执行，直到执行栈中代码执行结束之后，才开始执行异步任务队列的代码，所以在数据更新时，组件不会立即渲染，此时在获取到DOM结构后取得的值依然是旧的值，而在$nextTick方法中设定的回调函数会在组件渲染完成之后执行，取得DOM结构后取得的值便是新的值。

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<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>Vue</title>
</head>
<body>
    <div id="app"></div>
</body>
<script src="https://cdn.bootcss.com/vue/2.4.2/vue.js"></script>
<script type="text/javascript">
    var vm = new Vue({
        el: '#app',
        data: {
            msg: 'Vue'
        },
        template:`
            <div>
                <div ref="msgElement">{{msg}}</div>
                <button @click="updateMsg">updateMsg</button>
            </div>
        `,
        methods:{
            updateMsg: function(){
                this.msg = "Update";
                console.log("DOM未更新：", this.$refs.msgElement.innerHTML)
                this.$nextTick(() => {
                    console.log("DOM已更新：", this.$refs.msgElement.innerHTML)
                })
            }
        },
        
    })
</script>
</html>

异步机制

官方文档中说明，Vue在更新DOM时是异步执行的，只要侦听到数据变化，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变更，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操作是非常重要的。然后，在下一个的事件循环tick中，Vue刷新队列并执行实际工作。Vue在内部对异步队列尝试使用原生的Promise.then、MutationObserver和setImmediate，如果执行环境不支持，则会采用 setTimeout(fn, 0)代替。
Js是单线程的，其引入了同步阻塞与异步非阻塞的执行模式，在Js异步模式中维护了一个Event Loop，Event Loop是一个执行模型，在不同的地方有不同的实现，浏览器和NodeJS基于不同的技术实现了各自的Event Loop。浏览器的Event Loop是在HTML5的规范中明确定义，NodeJS的Event Loop是基于libuv实现的。
在浏览器中的Event Loop由执行栈Execution Stack、后台线程Background Threads、宏队列Macrotask Queue、微队列Microtask Queue组成。

  • 执行栈就是在主线程执行同步任务的数据结构，函数调用形成了一个由若干帧组成的栈。
  • 后台线程就是浏览器实现对于setTimeout、setInterval、XMLHttpRequest等等的执行线程。
  • 宏队列，一些异步任务的回调会依次进入宏队列，等待后续被调用，包括setTimeout、setInterval、setImmediate(Node)、requestAnimationFrame、UI rendering、I/O等操作
  • 微队列，另一些异步任务的回调会依次进入微队列，等待后续调用，包括Promise、process.nextTick(Node)、Object.observe、MutationObserver等操作

当Js执行时，进行如下流程

  1. 首先将执行栈中代码同步执行，将这些代码中异步任务加入后台线程中
  2. 执行栈中的同步代码执行完毕后，执行栈清空，并开始扫描微队列
  3. 取出微队列队首任务，放入执行栈中执行，此时微队列是进行了出队操作
  4. 当执行栈执行完成后，继续出队微队列任务并执行，直到微队列任务全部执行完毕
  5. 最后一个微队列任务出队并进入执行栈后微队列中任务为空，当执行栈任务完成后，开始扫面微队列为空，继续扫描宏队列任务，宏队列出队，放入执行栈中执行，执行完毕后继续扫描微队列为空则扫描宏队列，出队执行
  6. 不断往复…

实例

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// Step 1
console.log(1);

// Step 2
setTimeout(() => {
  console.log(2);
  Promise.resolve().then(() => {
    console.log(3);
  });
}, 0);

// Step 3
new Promise((resolve, reject) => {
  console.log(4);
  resolve();
}).then(() => {
  console.log(5);
})

// Step 4
setTimeout(() => {
  console.log(6);
}, 0);

// Step 5
console.log(7);

// Step N
// ...

// Result
/*
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  6
*/

Step 1

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// 执行栈 console
// 微队列 []
// 宏队列 []
console.log(1); // 1

Step 2

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// 执行栈 setTimeout
// 微队列 []
// 宏队列 [setTimeout1]
setTimeout(() => {
  console.log(2);
  Promise.resolve().then(() => {
    console.log(3);
  });
}, 0);

Step 3

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// 执行栈 Promise
// 微队列 [then1]
// 宏队列 [setTimeout1]
new Promise((resolve, reject) => {
  console.log(4); // 4 // Promise是个函数对象，此处是同步执行的 // 执行栈 Promise console
  resolve();
}).then(() => {
  console.log(5);
})

Step 4

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// 执行栈 setTimeout
// 微队列 [then1]
// 宏队列 [setTimeout1 setTimeout2]
setTimeout(() => {
  console.log(6);
}, 0);

Step 5

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// 执行栈 console
// 微队列 [then1]
// 宏队列 [setTimeout1 setTimeout2]
console.log(7); // 7

Step 6

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// 执行栈 then1
// 微队列 []
// 宏队列 [setTimeout1 setTimeout2]
console.log(5); // 5

Step 7

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// 执行栈 setTimeout1
// 微队列 [then2]
// 宏队列 [setTimeout2]
console.log(2); // 2
Promise.resolve().then(() => {
    console.log(3);
});

Step 8

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// 执行栈 then2
// 微队列 []
// 宏队列 [setTimeout2]
console.log(3); // 3

Step 9

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// 执行栈 setTimeout2
// 微队列 []
// 宏队列 []
console.log(6); // 6

分析

在了解异步任务的执行队列后，回到中$nextTick方法，当用户数据更新时，Vue将会维护一个缓冲队列，对于所有的更新数据将要进行的组件渲染与DOM操作进行一定的策略处理后加入缓冲队列，然后便会在$nextTick方法的执行队列中加入一个flushSchedulerQueue方法(这个方法将会触发在缓冲队列的所有回调的执行)，然后将$nextTick方法的回调加入$nextTick方法中维护的执行队列，在异步挂载的执行队列触发时就会首先会首先执行flushSchedulerQueue方法来处理DOM渲染的任务，然后再去执行$nextTick方法构建的任务，这样就可以实现在$nextTick方法中取得已渲染完成的DOM结构。在测试的过程中发现了一个很有意思的现象，在上述例子中的加入两个按钮，在点击updateMsg按钮的结果是3 2 1，点击updateMsgTest按钮的运行结果是2 3 1。

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<html>
<head>
    <title>Vue</title>
</head>
<body>
    <div id="app"></div>
</body>
<script src="https://cdn.bootcss.com/vue/2.4.2/vue.js"></script>
<script type="text/javascript">
    var vm = new Vue({
        el: '#app',
        data: {
            msg: 'Vue'
        },
        template:`
            <div>
                <div ref="msgElement">{{msg}}</div>
                <button @click="updateMsg">updateMsg</button>
                <button @click="updateMsgTest">updateMsgTest</button>
            </div>
        `,
        methods:{
            updateMsg: function(){
                this.msg = "Update";
                setTimeout(() => console.log(1))
                Promise.resolve().then(() => console.log(2))
                this.$nextTick(() => {
                    console.log(3)
                })
            },
            updateMsgTest: function(){
                setTimeout(() => console.log(1))
                Promise.resolve().then(() => console.log(2))
                this.$nextTick(() => {
                    console.log(3)
                })
            }
        },
        
    })
</script>
</html>

这里假设运行环境中Promise对象是完全支持的，那么使用setTimeout是宏队列在最后执行这个是没有异议的，但是使用$nextTick方法以及自行定义的Promise实例是有执行顺序的问题的，虽然都是微队列任务，但是在Vue中具体实现的原因导致了执行顺序可能会有所不同，首先直接看一下$nextTick方法的源码，关键地方添加了注释，请注意这是Vue2.4.2版本的源码，在后期$nextTick方法可能有所变更。

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/**
 * Defer a task to execute it asynchronously.
 */
var nextTick = (function () {
  // 闭包 内部变量
  var callbacks = []; // 执行队列
  var pending = false; // 标识，用以判断在某个事件循环中是否为第一次加入，第一次加入的时候才触发异步执行的队列挂载
  var timerFunc; // 以何种方法执行挂载异步执行队列，这里假设Promise是完全支持的

  function nextTickHandler () { // 异步挂载的执行任务，触发时就已经正式准备开始执行异步任务了
    pending = false; // 标识置false
    var copies = callbacks.slice(0); // 创建副本
    callbacks.length = 0; // 执行队列置空
    for (var i = 0; i < copies.length; i++) {
      copies[i](); // 执行
    }
  }

  // the nextTick behavior leverages the microtask queue, which can be accessed
  // via either native Promise.then or MutationObserver.
  // MutationObserver has wider support, however it is seriously bugged in
  // UIWebView in iOS >= 9.3.3 when triggered in touch event handlers. It
  // completely stops working after triggering a few times... so, if native
  // Promise is available, we will use it:
  /* istanbul ignore if */
  if (typeof Promise !== 'undefined' && isNative(Promise)) {
    var p = Promise.resolve();
    var logError = function (err) { console.error(err); };
    timerFunc = function () {
      p.then(nextTickHandler).catch(logError); // 挂载异步任务队列
      // 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 if (typeof MutationObserver !== 'undefined' && (
    isNative(MutationObserver) ||
    // PhantomJS and iOS 7.x
    MutationObserver.toString() === '[object MutationObserverConstructor]'
  )) {
    // use MutationObserver where native Promise is not available,
    // e.g. PhantomJS IE11, iOS7, Android 4.4
    var counter = 1;
    var observer = new MutationObserver(nextTickHandler);
    var textNode = document.createTextNode(String(counter));
    observer.observe(textNode, {
      characterData: true
    });
    timerFunc = function () {
      counter = (counter + 1) % 2;
      textNode.data = String(counter);
    };
  } else {
    // fallback to setTimeout
    /* istanbul ignore next */
    timerFunc = function () {
      setTimeout(nextTickHandler, 0);
    };
  }

  return function queueNextTick (cb, ctx) { // nextTick方法真正导出的方法
    var _resolve;
    callbacks.push(function () { // 添加到执行队列中 并加入异常处理
      if (cb) {
        try {
          cb.call(ctx);
        } catch (e) {
          handleError(e, ctx, 'nextTick');
        }
      } else if (_resolve) {
        _resolve(ctx);
      }
    });
    //判断在当前事件循环中是否为第一次加入，若是第一次加入则置标识为true并执行timerFunc函数用以挂载执行队列到Promise
    // 这个标识在执行队列中的任务将要执行时便置为false并创建执行队列的副本去运行执行队列中的任务，参见nextTickHandler函数的实现
    // 在当前事件循环中置标识true并挂载，然后再次调用nextTick方法时只是将任务加入到执行队列中，直到挂载的异步任务触发，便置标识为false然后执行任务，再次调用nextTick方法时就是同样的执行方式然后不断如此往复
    if (!pending) { 
      pending = true;
      timerFunc();
    }
    if (!cb && typeof Promise !== 'undefined') {
      return new Promise(function (resolve, reject) {
        _resolve = resolve;
      })
    }
  }
})();

回到刚才提出的问题上，在更新DOM操作时会先触发$nextTick方法的回调，解决这个问题的关键在于谁先将异步任务挂载到Promise对象上。
首先对有数据更新的updateMsg按钮触发的方法进行debug，断点设置在Vue.js的715行，版本为2.4.2，在查看调用栈以及传入的参数时可以观察到第一次执行$nextTick方法的其实是由于数据更新而调用的nextTick(flushSchedulerQueue);语句，也就是说在执行this.msg = "Update";的时候就已经触发了第一次的$nextTick方法，此时在$nextTick方法中的任务队列会首先将flushSchedulerQueue方法加入队列并挂载$nextTick方法的执行队列到Promise对象上，然后才是自行自定义的Promise.resolve().then(() => console.log(2))语句的挂载，当执行微任务队列中的任务时，首先会执行第一个挂载到Promise的任务，此时这个任务是运行执行队列，这个队列中有两个方法，首先会运行flushSchedulerQueue方法去触发组件的DOM渲染操作，然后再执行console.log(3)，然后执行第二个微队列的任务也就是() => console.log(2)，此时微任务队列清空，然后再去宏任务队列执行console.log(1)。
接下来对于没有数据更新的updateMsgTest按钮触发的方法进行debug，断点设置在同样的位置，此时没有数据更新，那么第一次触发$nextTick方法的是自行定义的回调函数，那么此时$nextTick方法的执行队列才会被挂载到Promise对象上，很显然在此之前自行定义的输出2的Promise回调已经被挂载，那么对于这个按钮绑定的方法的执行流程便是首先执行console.log(2)，然后执行$nextTick方法闭包的执行队列，此时执行队列中只有一个回调函数console.log(3)，此时微任务队列清空，然后再去宏任务队列执行console.log(1)。
简单来说就是谁先挂载Promise对象的问题，在调用$nextTick方法时就会将其闭包内部维护的执行队列挂载到Promise对象，在数据更新时Vue内部首先就会执行$nextTick方法，之后便将执行队列挂载到了Promise对象上，其实在明白Js的Event Loop模型后，将数据更新也看做一个$nextTick方法的调用，并且明白$nextTick方法会一次性执行所有推入的回调，就可以明白其执行顺序的问题了，下面是一个关于$nextTick方法的最小化的DEMO。

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var nextTick = (function(){

    var pending = false;
    const callback = [];
    var p = Promise.resolve();

    var handler = function(){
        pending = true;
        callback.forEach(fn => fn());
    }

    var timerFunc = function(){
        p.then(handler);
    }

    return function queueNextTick(fn){
        callback.push(() => fn());
        if(!pending){
            pending = true;
            timerFunc();
        }
    }

})();


(function(){
    nextTick(() => console.log("触发DOM渲染队列的方法")); // 注释 / 取消注释 来查看效果
    setTimeout(() => console.log(1))
    Promise.resolve().then(() => console.log(2))
    nextTick(() => {
        console.log(3)
    })
})();

参考

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6
https://www.jianshu.com/p/e7ce7613f630
https://cn.vuejs.org/v2/api/#vm-nextTick
https://segmentfault.com/q/1010000021240464
https://juejin.im/post/5d391ad8f265da1b8d166175
https://juejin.im/post/5ab94ee251882577b45f05c7
https://juejin.im/post/5a45fdeb6fb9a044ff31c9a8