Vue 3 源码探秘：Effect 的 Scheduler，组件更新的幕后英雄
大家好，我是老码，今天咱们来聊聊 Vue 3 源码里一个非常核心，但又常常被忽略的家伙：effect 函数的 scheduler。 别看它名字平平无奇，但它可是组件更新背后的“调度员”，负责安排组件更新的“剧本”，确保咱们的页面高效、流畅。
咱们先来回顾一下 effect 是干啥的。简单来说，它就是一个响应式的“侦察兵”，监视着咱们的响应式数据。一旦数据发生变化，effect 就会执行预先定义好的副作用函数，通常就是更新组件。
但是，问题来了！如果多个响应式数据同时发生变化，或者一个数据在短时间内多次变化，难道 effect 就要傻乎乎地执行多次副作用函数吗？ 这样不仅浪费性能，还可能导致一些意想不到的 bug。
这个时候，scheduler 就派上用场了。它就像一个精明的项目经理，负责收集、整理和优化这些更新任务，最终以最有效的方式执行它们。
Scheduler 的基本概念
scheduler 本质上就是一个函数，它接收一个副作用函数作为参数，但并不立即执行它，而是将它放入一个队列中，等待合适的时机再执行。
Vue 3 的 scheduler 采用了一种基于微任务的异步更新机制。这意味着，当响应式数据发生变化时，effect 不会立即触发组件更新，而是将更新任务放入一个微任务队列中。浏览器会在当前任务执行完毕后，尽快执行微任务队列中的任务。
这种机制有以下几个好处：
- 批量更新： 可以将多个数据变化合并成一次组件更新，减少不必要的渲染。
- 异步更新： 避免在同步任务中执行大量的 DOM 操作，防止页面卡顿。
- 优先级调度： 可以根据组件的更新优先级，合理安排更新顺序，确保关键组件优先更新。
Scheduler 的实现原理
Vue 3 的 scheduler 机制主要依赖于以下几个核心组件：
queue： 一个用于存储待执行副作用函数的队列。pending： 一个标志位，表示当前是否正在刷新队列。flushSchedulerQueue： 一个函数，负责从队列中取出副作用函数并执行。nextTick： 一个用于将flushSchedulerQueue函数放入微任务队列的工具函数。
下面，咱们来一起看看 scheduler 的简化版实现代码：
let queue = []; // 存储 effect 的队列
let pending = false; // 是否正在刷新队列
function queueJob(job) {
if (!queue.includes(job)) { // 避免重复添加
queue.push(job);
}
queueFlush(); // 触发队列刷新
}
function queueFlush() {
if (!pending) {
pending = true;
nextTick(flushSchedulerQueue); // 放入微任务队列
}
}
function flushSchedulerQueue() {
pending = false; // 重置状态
const copy = [...queue]; // 创建队列副本，避免执行过程中队列发生变化
queue.length = 0; // 清空队列
for (let i = 0; i < copy.length; i++) {
const job = copy[i];
job(); // 执行副作用函数
}
}
const resolvedPromise = Promise.resolve();
function nextTick(fn) {
return resolvedPromise.then(fn); // 利用 Promise 创建微任务
}
// 示例用法
let count = 0;
const reactiveData = { value: 0 };
const effect = (fn, options = {}) => {
const job = () => {
fn();
};
job.id = count++; // 简单模拟 effect 的 id
let scheduler = options.scheduler;
const runner = () => {
return fn();
};
runner.effect = {
scheduler: scheduler
};
return runner;
};
const ref = (value) => {
return reactive({value});
}
const reactive = (raw) => {
return new Proxy(raw, {
get(target, key) {
track(target, key);
return target[key];
},
set(target, key, value) {
target[key] = value;
trigger(target, key);
return true;
}
})
}
let targetMap = new WeakMap();
function track(target, key) {
let depsMap = targetMap.get(target);
if(!depsMap) {
depsMap = new Map();
targetMap.set(target, depsMap);
}
let dep = depsMap.get(key);
if(!dep) {
dep = new Set();
depsMap.set(key, dep);
}
// 这里简单模拟，把当前正在执行的 effect 放到 dep 里面
// 实际 Vue 源码中会有更复杂的逻辑来判断当前是否需要 track
if(activeEffect) {
dep.add(activeEffect);
}
}
function trigger(target, key) {
let depsMap = targetMap.get(target);
if(!depsMap) {
return;
}
let dep = depsMap.get(key);
if(!dep) {
return;
}
dep.forEach(effect => {
if(effect.scheduler) {
effect.scheduler(effect);
} else {
effect();
}
});
}
let activeEffect = null;
const watchEffect = (fn, options = {}) => {
const e = effect(fn, options);
activeEffect = e; // 简单模拟，记录当前 effect，方便 track 函数使用
e(); // 立即执行一次 effect
activeEffect = null;
}
// 示例
const myRef = ref(0);
let updateCount = 0;
watchEffect(() => {
console.log('Effect 1: myRef.value =', myRef.value.value);
updateCount++;
}, {
scheduler(effect) {
console.log("Effect 1 scheduler called");
queueJob(effect); // 使用 queueJob 加入队列
}
});
watchEffect(() => {
console.log('Effect 2: myRef.value =', myRef.value.value);
updateCount++;
}, {
scheduler(effect) {
console.log("Effect 2 scheduler called");
queueJob(effect); // 使用 queueJob 加入队列
}
});
myRef.value.value++;
myRef.value.value++;
console.log('同步任务结束');
console.log('updateCount:', updateCount);这段代码模拟了 scheduler 的基本工作流程：
queueJob函数负责将副作用函数放入队列中，并触发队列刷新。queueFlush函数负责将flushSchedulerQueue函数放入微任务队列中。flushSchedulerQueue函数负责从队列中取出副作用函数并执行。nextTick函数负责利用Promise创建微任务。
运行这段代码，你会发现，尽管 myRef.value 连续增加了两次，但 effect 只执行了一次。这就是 scheduler 的功劳，它将多次数据变化合并成了一次组件更新。
组件更新的最小化
scheduler 在组件更新最小化方面发挥着至关重要的作用。它主要通过以下几种方式来实现：
- 去重：
queueJob函数会检查队列中是否已经存在相同的副作用函数，避免重复添加。 - 合并： 将多个数据变化合并成一次组件更新，减少不必要的渲染。
- 异步： 通过微任务机制，避免在同步任务中执行大量的 DOM 操作，防止页面卡顿。
假设我们有以下组件：
<template>
<div>
<p>Count: {{ count }}</p>
<p>Message: {{ message }}</p>
</div>
</template>
<script>
import { ref, watchEffect } from 'vue';
export default {
setup() {
const count = ref(0);
const message = ref('');
watchEffect(() => {
console.log('Count changed:', count.value);
});
watchEffect(() => {
console.log('Message changed:', message.value);
});
const increment = () => {
count.value++;
message.value = 'Count incremented';
};
return {
count,
message,
increment,
};
},
};
</script>在这个组件中，count 和 message 是两个独立的响应式数据。当我们调用 increment 函数时，count 和 message 都会发生变化。如果没有 scheduler，那么 watchEffect 会分别执行两次，导致组件更新两次。
但是，有了 scheduler，Vue 3 会将这两个数据变化合并成一次组件更新。这意味着，watchEffect 只会执行一次，从而减少了不必要的渲染。
组件更新的最优顺序
除了最小化更新次数，scheduler 还需要考虑组件更新的顺序，确保关键组件优先更新，从而提升用户体验。
Vue 3 采用了一种基于组件层级的优先级调度机制。这意味着，父组件的更新优先级高于子组件。这样可以确保页面的整体结构先更新，然后再更新细节部分。
此外，Vue 3 还允许开发者手动指定组件的更新优先级。可以通过 watchEffect 的 options 参数来设置 flush 选项，指定副作用函数的执行时机：
pre： 在组件更新之前执行。sync： 同步执行。post： 在组件更新之后执行。
默认情况下，flush 选项的值为 post。这意味着，副作用函数会在组件更新之后执行。
通过合理设置 flush 选项，我们可以灵活地控制组件的更新顺序，确保关键组件优先更新。
例如，我们可以将一些需要立即更新的副作用函数设置为 flush: 'pre'，确保它们在组件更新之前执行。
watchEffect(() => {
// 需要立即更新的副作用函数
console.log('This will be executed before component update');
}, {
flush: 'pre',
});源码分析
现在，让我们深入到 Vue 3 的源码中，看看 scheduler 的具体实现。
在 runtime-core 模块中，queueJob 函数的实现如下：
function queueJob(job: EffectScheduler) {
if (!job.allowRecurse && job.computed) {
// ... 省略 computed 相关的逻辑
}
if (queuedJobs.has(job)) {
return
}
queuedJobs.add(job)
queue.push(job)
if (!isFlushing && !isBatching) {
isFlushing = true
nextTick(flushJobs)
}
}这段代码与我们之前的简化版实现类似，主要负责将副作用函数放入队列中，并触发队列刷新。
nextTick 函数的实现如下：
const resolvedPromise = Promise.resolve()
export function nextTick<T>(
this: T,
fn?: (this: T) => void
): Promise<void> {
return resolvedPromise.then(this ? fn!.bind(this) : fn)
}这段代码利用 Promise 创建微任务，确保副作用函数在当前任务执行完毕后尽快执行。
flushJobs 函数的实现如下：
function flushJobs() {
isFlushing = false
isBatching = false
if (__DEV__) {
flushErrors = []
}
try {
queue.sort(comparator) // 排序
for (flushIndex = 0; flushIndex < queue.length; flushIndex++) {
const job = queue[flushIndex]
if (job && job.active !== false) {
if (__DEV__ && checkRecursiveUpdates(job)) {
continue
}
// 执行 job
callWithErrorHandling(job, null, ErrorCodes.SCHEDULER)
}
}
} finally {
flushIndex = 0
queue.length = 0
queuedJobs.clear()
if (pendingPostFlushCbs.length) {
flushPostFlushCbs(resolvedPromise)
}
}
}这段代码负责从队列中取出副作用函数并执行。注意，在执行之前，它会对队列进行排序，确保组件按照正确的顺序更新。排序函数 comparator 的实现如下：
const getId = (job: EffectScheduler) => (job.id == null ? Infinity : job.id)
const comparator = (a: EffectScheduler, b: EffectScheduler): number => {
const aId = getId(a)
const bId = getId(b)
return aId - bId
}这个排序函数根据 job.id 对队列进行排序。job.id 是一个数字，表示组件的更新优先级。数值越小，优先级越高。
总结
effect 的 scheduler 机制是 Vue 3 响应式系统的核心组成部分，它负责收集、整理和优化组件更新任务，确保组件以最小的次数和最优的顺序进行更新。
通过深入理解 scheduler 的实现原理，我们可以更好地理解 Vue 3 的响应式系统，从而编写出更高效、更流畅的 Vue 应用。
| 特性 | 描述 |
|---|---|
| 异步更新 | 利用微任务队列，将多个数据变化合并成一次组件更新，避免在同步任务中执行大量的 DOM 操作，防止页面卡顿。 |
| 优先级调度 | 基于组件层级的优先级调度机制，确保父组件的更新优先级高于子组件。允许开发者手动指定组件的更新优先级，确保关键组件优先更新。 |
| 去重 | queueJob 函数会检查队列中是否已经存在相同的副作用函数，避免重复添加。 |
| 合并 | 将多个数据变化合并成一次组件更新，减少不必要的渲染。 |
| 源码实现细节 | queueJob 函数负责将副作用函数放入队列中，并触发队列刷新。nextTick 函数利用 Promise 创建微任务。flushJobs 函数负责从队列中取出副作用函数并执行，并在执行之前对队列进行排序。 |
希望今天的分享对大家有所帮助！下次再见！