深入分析 Vue 3 源码中 `scheduler` 队列的实现细节，它是如何批处理任务并利用浏览器的微任务队列确保 DOM 更新的最小化？

各位观众老爷，晚上好！今天咱们来聊聊 Vue 3 源码里一个特别重要的角色——scheduler。这玩意儿就像 Vue 3 的大脑，负责安排各种任务的执行顺序，尤其是咱们关心的 DOM 更新。目标是：高效、流畅，尽量减少浏览器重绘的次数。

一、Scheduler 的核心思想：批处理与微任务

想象一下，你正在疯狂地修改一个 Vue 组件的数据，每次修改都立刻更新 DOM，那浏览器岂不是要累死？Vue 3 的 scheduler 就是来解决这个问题的，它的核心思想可以概括为两点：

批处理 (Batching)：把多次数据修改合并成一次更新，避免频繁操作 DOM。
微任务队列 (Microtask Queue)：利用浏览器的微任务机制，保证在所有同步任务执行完毕后，立即进行 DOM 更新，让用户感觉不到明显的延迟。

二、Scheduler 的数据结构：任务队列

scheduler 内部维护了一个任务队列，这个队列用来存放所有需要执行的更新任务。简单来说，就是一个数组：

// packages/runtime-core/src/scheduler.ts

let queue: (Function | null)[] = [];
let flushIndex = 0;
let flushPending = false;

queue：这就是我们的任务队列，存放的是一个个待执行的函数。
flushIndex：一个指针，记录当前正在执行的任务在队列中的位置。
flushPending：一个标志位，表示当前是否正在刷新队列。

三、如何把任务添加到队列？queueJob 函数

当我们修改 Vue 组件的数据时，会触发一个更新函数，这个函数会被 queueJob 函数添加到任务队列中：

// packages/runtime-core/src/scheduler.ts

const resolvedPromise = /*#__PURE__*/ Promise.resolve() as Promise<any>
let currentFlushPromise: Promise<any> | null = null

export function queueJob(job: Function) {
  if (!queue.includes(job)) {
    queue.push(job)
    queueFlush()
  }
}

job：这就是我们要执行的更新函数，通常是组件的 update 函数。
queue.includes(job)：检查队列中是否已经存在相同的 job，避免重复添加。
queue.push(job)：把 job 添加到队列的末尾。
queueFlush()：触发队列刷新。

四、关键一步：queueFlush 函数

queueFlush 函数负责触发队列的刷新。它利用了浏览器的微任务机制，确保在所有同步任务执行完毕后，立即执行队列中的任务。

// packages/runtime-core/src/scheduler.ts

function queueFlush() {
  if (!flushPending) {
    flushPending = true
    currentFlushPromise = resolvedPromise.then(flushJobs)
  }
}

flushPending：防止多次触发 queueFlush。
resolvedPromise.then(flushJobs)：利用 Promise.resolve().then() 创建一个微任务，将 flushJobs 函数放入微任务队列中。
currentFlushPromise：保存当前的 Promise 对象，方便后续使用。

为什么使用微任务？

因为微任务的优先级比宏任务高，它会在浏览器完成当前宏任务（例如：事件处理、定时器回调）后立即执行。这样可以保证 DOM 更新尽可能快，让用户感觉不到明显的延迟。

五、核心：flushJobs 函数

flushJobs 函数是真正执行队列中任务的地方。它会遍历整个队列，依次执行每个任务。

// packages/runtime-core/src/scheduler.ts

function flushJobs() {
  flushPending = false
  flushIndex = 0

  try {
    queue.sort(comparator) // 对任务进行排序

    for (flushIndex = 0; flushIndex < queue.length; flushIndex++) {
      const job = queue[flushIndex]
      if (job) {
        callWithErrorHandling(job, null, ErrorCodes.SCHEDULER)
      }
    }
  } finally {
    queue = []
    flushIndex = 0
    currentFlushPromise = null
  }
}

queue.sort(comparator)：对任务进行排序，Vue 3 允许开发者自定义任务的优先级。默认情况下，Vue 3 会根据组件的更新顺序进行排序，保证父组件先于子组件更新。
callWithErrorHandling(job, null, ErrorCodes.SCHEDULER)：执行任务，并进行错误处理。
queue = []：清空队列。
flushIndex = 0：重置索引。
currentFlushPromise = null：重置 Promise 对象。

六、任务排序：comparator 函数

comparator 函数用于对任务进行排序，Vue 3 允许开发者自定义任务的优先级。默认情况下，Vue 3 会根据组件的更新顺序进行排序，保证父组件先于子组件更新。

// packages/runtime-core/src/scheduler.ts

const getId = (job: Function): number => (job.id == null ? Infinity : job.id)

const comparator = (a: Function, b: Function): number => {
  const idA = getId(a)
  const idB = getId(b)
  if (idA === Infinity && idB === Infinity) {
    return 0
  }
  return idA - idB
}

job.id：每个 job 都有一个 id 属性，表示任务的优先级。id 越小，优先级越高。
getId(job)：获取 job 的 id 属性。如果 job 没有 id 属性，则返回 Infinity，表示优先级最低。
comparator(a, b)：比较两个任务的优先级，返回一个数字，表示它们的顺序。

七、总结一下，流程图安排上！

为了更清晰地理解 scheduler 的工作流程，咱们画个流程图：

graph LR
    A[数据修改] --> B(queueJob);
    B --> C{任务队列是否已包含该任务?};
    C -- 是 --> D[忽略];
    C -- 否 --> E[将任务添加到任务队列];
    E --> F(queueFlush);
    F --> G{flushPending 为 true?};
    G -- 是 --> H[忽略];
    G -- 否 --> I[设置 flushPending 为 true];
    I --> J[创建微任务，执行 flushJobs];
    J --> K(flushJobs);
    K --> L[任务排序];
    L --> M{遍历任务队列};
    M -- 有任务 --> N[执行任务];
    N --> M;
    M -- 无任务 --> O[清空任务队列];
    O --> P[重置 flushPending 和 flushIndex];

八、代码示例：模拟 Vue 3 的 Scheduler

为了更好地理解 scheduler 的实现细节，咱们用 JavaScript 模拟一个简单的 scheduler：

class Scheduler {
  constructor() {
    this.queue = [];
    this.flushPending = false;
    this.flushIndex = 0;
    this.resolvedPromise = Promise.resolve();
  }

  queueJob(job) {
    if (!this.queue.includes(job)) {
      this.queue.push(job);
      this.queueFlush();
    }
  }

  queueFlush() {
    if (!this.flushPending) {
      this.flushPending = true;
      this.resolvedPromise.then(() => this.flushJobs());
    }
  }

  flushJobs() {
    this.flushPending = false;
    this.flushIndex = 0;

    try {
      // 模拟排序
      this.queue.sort((a, b) => (a.id || Infinity) - (b.id || Infinity));

      for (this.flushIndex = 0; this.flushIndex < this.queue.length; this.flushIndex++) {
        const job = this.queue[this.flushIndex];
        if (job) {
          job(); // 执行任务
        }
      }
    } finally {
      this.queue = [];
      this.flushIndex = 0;
    }
  }
}

// 示例用法
const scheduler = new Scheduler();

const job1 = () => {
  console.log("Job 1 执行");
};
job1.id = 2;

const job2 = () => {
  console.log("Job 2 执行");
};
job2.id = 1;

const job3 = () => {
  console.log("Job 3 执行");
};

scheduler.queueJob(job1);
scheduler.queueJob(job2);
scheduler.queueJob(job3);

console.log("同步任务执行完毕");

运行这段代码，你会看到 Job 2 先执行，然后是 Job 1，最后是 Job 3。这就是任务排序的效果。

九、Scheduler 的优化策略

Vue 3 的 scheduler 除了基本的批处理和微任务机制外，还采用了一些优化策略来提高性能：

避免重复更新: queueJob 函数会检查任务队列中是否已经存在相同的任务，避免重复添加。
组件更新顺序优化: Vue 3 尝试按照组件的更新顺序来执行任务，保证父组件先于子组件更新，避免不必要的 DOM 操作。
用户自定义优先级: 允许开发者自定义任务的优先级，根据实际需求调整任务的执行顺序。

十、Scheduler 与 Computed Properties 和 Watchers

scheduler 不仅负责组件的更新，还负责 computed properties 和 watchers 的执行。

Computed Properties: 当 computed property 依赖的数据发生变化时，会触发 scheduler 将 computed property 的计算函数添加到任务队列中。只有当 computed property 被访问时，才会执行计算函数，并缓存结果。
Watchers: 当 watcher 监听的数据发生变化时，会触发 scheduler 将 watcher 的回调函数添加到任务队列中。回调函数会在 DOM 更新之前或之后执行，取决于 watcher 的配置。

十一、Scheduler 的优势

性能优化：通过批处理和微任务机制，减少 DOM 操作的次数，提高页面渲染性能。
更好的用户体验：避免频繁的 DOM 更新，减少页面卡顿，提供更流畅的用户体验。
灵活性：允许开发者自定义任务的优先级，根据实际需求调整任务的执行顺序。

十二、Scheduler 的局限性

可能导致更新延迟: 由于任务需要排队等待执行，可能会导致更新延迟。
复杂的任务调度: 复杂的任务调度可能会导致性能问题，需要仔细分析和优化。

十三、总结

Vue 3 的 scheduler 是一个非常重要的模块，它负责安排各种任务的执行顺序，尤其是 DOM 更新。通过批处理和微任务机制，它能够有效地提高页面渲染性能，提供更好的用户体验。理解 scheduler 的实现细节，可以帮助我们更好地理解 Vue 3 的工作原理，并编写更高效的 Vue 应用。

十四、Q&A 环节

好了，今天的讲座就到这里。现在是 Q&A 环节，大家有什么问题可以提出来，我会尽力解答。别客气，大胆提问！

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