解读vue源码之nextTick：何谓 event-loop, 浏览器的事件机制，task/microtasks

前言：
前几周在研究Vue的源码，感觉设计得还是蛮精巧的。这里主要谈谈其异步更新的机制，及实现nextTick的几种方式，接着会扩展一些浏览器的event-loop的实现机制。
目录：

nextTick 与异步渲染UI

vue中，data的改变是同步的，reactive的，但ui的渲染是异步，正如nextTick 一样，都是在下一个tick去执行。
这篇文章讲得比较细，但可能用的是老版本的vue了，只涉及到了MutationObserver 和 setTimeout。
Vue nextTick 源码解读

这里的vue版本是2.5.17-beta.0。大致有以下几个要点：

• flushCallbacks 用来清空回调队列和依次执行回调。
• 定义了两个timerFunc， microTimerFunc用于执行微任务microtasks，macroTimerFunc 用于执行任务tasks。
• 放弃了MutationObserver，用setImmediate -> setImmdiate的polyfill MessageChannel -> setTimeout(fn, 0) 来构造 macroTimerFunc
• 用 Promise.resolve().then(flushCallbacks) 来构造microTimerFunc， 若没有原生支持的Promise， 则microTimerFunc 退化为 macroTimerFunc
• 默认使用 microtask 但暴露了强制使用task 的方法，如v-on绑定的事件handler
• nextTick中接受一个cb 函数，和一个上下文对象ctx，主要做了两件事
  
  • 把cb压入回调队列
  • 如果没有正在执行任务（任务队列是空的），则使用 macroTimerFunc()/ microTimerFunc() 执行flushCallbacks 清空队列。

附源代码：core/util/next-tick.js

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

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

const callbacks = []
let pending = false

function flushCallbacks () {
  pending = false
  const copies = callbacks.slice(0)
  callbacks.length = 0
  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).
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
    })
  }
}

浏览器的event-loop

主要参见这篇文章：Tasks, microtasks, queues and schedules

猜猜这段代码的输出结果？

console.log('script start');

setTimeout(function() {
  console.log('setTimeout');
}, 0);

Promise.resolve().then(function() {
  console.log('promise1');
}).then(function() {
  console.log('promise2');
});

console.log('script end');

一个正确实现了 Ecmascript 的浏览器的输出结果是：

script start, script end, promise1, promise2, setTimeout。

这与浏览器的event loop实现机制有关系。

浏览器中，每个线程都维护着自己的event loop 。所有同一来源的窗口都共享一个event loop 从而可以同步地通信。

一个事件循环有多个任务来源，在循环内部会确保任务的执行顺序。但浏览器要在每个循环执行完后从任务来源中挑选一个来执行任务。浏览器优先执行性能敏感的任务，如I/O输入。

任务(tasks)被作了日程安排（scheduled）。在任务之间，浏览器也许会 更新渲染。

setTimout 会等待一会儿，再为它的回调安排一个新任务。

微任务(microtasks)会把事务安排在当前执行的代码后立即做。如执行一个异步，但不需要重启一个全新的任务。微任务队列会放在没有别的js在执行后做，即每个task的末位。新加入的microtask会被排在当前的微任务队列中。微任务包括mutation observer 的回调和promises。微任务总是在下一个任务执行前完成。

某些浏览器的版本，如safari 和 firefox 40， 微软的Edge 把promise当做任务来处理了。这会造成性能损失。

尽管我们正处于任务之中，只要JS的堆栈空了，微任务就会被放到回调后处理。
微任务在事件Listener的回调之间运行。但不会打扰正在执行的js。

微任务队列和schedules中还给了一个浏览器中点击事件的例子，值得一提的是，手动点击和用.click()来模拟的结果是不一样的。因为.click()会让同步分发事件。

总结：

• 任务按次序执行，浏览器的dom渲染发生在任务之间。
• 微任务按次序执行，并且
  
  • 在每个回调后执行，只要没有别的js正在执行则执行
  • 在每个任务的末尾执行。