Vue 3源码极客之：`Reactive`系统的`Effect`调度器：如何实现更新的异步批量处理。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

观众朋友们大家好，我是你们的老朋友，今天咱们来聊聊Vue 3响应式系统里一个挺有意思的家伙——Effect调度器，看看它是怎么玩转异步批量更新的。

开场白：响应式系统的“交通管制员”

想象一下，你在一座大城市里负责交通调度。城市里的车辆就是我们响应式系统里的Effect（副作用函数），它们需要在特定的时间点到达目的地（更新 DOM）。如果每个车都随心所欲地出发，那交通肯定瘫痪。Effect调度器就相当于这个城市的交通管制员，它负责协调这些Effect的执行，确保它们有序、高效地完成任务。

第一部分：Effect的“前世今生”

想要理解调度器，首先得了解Effect是个什么东西。简单来说，Effect就是一个依赖于响应式数据的函数。当这些响应式数据发生变化时，Effect就需要重新执行。

// 假设我们有这样一个响应式数据
const count = reactive({ value: 0 });

// 这是一个Effect
effect(() => {
  console.log("Count updated:", count.value);
  // 这里可能会更新 DOM
});

// 当 count.value 发生变化时，上面的 Effect 就会被触发
count.value++; // 控制台会输出 "Count updated: 1"

在这个例子里，effect函数接收了一个回调函数，这个回调函数依赖于count.value。当count.value改变时，effect会重新执行，打印新的值。

第二部分：为什么需要调度器？

如果没有调度器，每次响应式数据变化，Effect都会立即执行。这在某些情况下会导致性能问题。

重复更新： 想象一下，你在一个组件里同时修改了多个响应式数据。如果没有调度器，每个数据的变化都会触发Effect，导致组件重复更新。
阻塞主线程： 如果Effect执行时间过长，可能会阻塞主线程，导致页面卡顿。

为了解决这些问题，Vue 3引入了Effect调度器，它可以：

批量更新： 将多个Effect的执行合并到一次更新中。
异步执行： 将Effect的执行推迟到下一个事件循环，避免阻塞主线程。

第三部分：调度器的实现原理

Vue 3的Effect调度器主要通过以下几个步骤实现异步批量更新：

收集Effect： 当响应式数据发生变化时，相关的Effect会被收集到一个队列中。
去重： 为了避免重复执行相同的Effect，队列会对Effect进行去重。
异步执行： 将执行队列的函数放到Promise.resolve().then()或者queueMicrotask中，实现异步执行。
执行Effect： 在下一个事件循环中，从队列中取出Effect并依次执行。

下面是一个简化的Effect调度器实现：

let effectStack = []; // 用于存储当前正在执行的 Effect
let activeEffect;  // 当前激活的 Effect

function effect(fn, options = {}) {
  const effectFn = () => {
    try {
      activeEffect = effectFn;
      effectStack.push(effectFn);
      return fn(); // 执行 effect 函数
    } finally {
      effectStack.pop();
      activeEffect = effectStack[effectStack.length - 1];
    }
  };

  effectFn.options = options;  // 保存选项
  effectFn.deps = [];   // 保存依赖
  if (!options.lazy) {
    effectFn(); // 默认执行
  }

  return effectFn;
}

const queue = new Set(); // 使用 Set 来去重
let isFlushPending = false;

const flushSchedulerQueue = () => {
  if (isFlushPending) return;
  isFlushPending = true;

  Promise.resolve().then(() => { // 使用 Promise.resolve().then 异步执行
  // queueMicrotask(() => { // 也可以使用 queueMicrotask
    queue.forEach(effect => effect());
    queue.clear();
    isFlushPending = false;
  });
};

function trigger(effects) {
  effects.forEach(effect => {
    if (effect.options && effect.options.scheduler) {
      effect.options.scheduler(effect); // 如果有调度器，使用调度器
    } else {
      queue.add(effect); // 没有调度器，添加到队列
      flushSchedulerQueue();
    }
  });
}

在这个实现中：

queue是一个Set，用于存储需要执行的Effect，并且可以自动去重。
flushSchedulerQueue函数负责将Effect的执行推迟到下一个事件循环。
trigger函数负责触发Effect的执行。如果Effect有自定义的调度器，则使用自定义调度器，否则将Effect添加到队列中，并调用flushSchedulerQueue函数。

第四部分：自定义调度器

Vue 3允许我们为Effect指定自定义的调度器。这给我们提供了更大的灵活性，可以根据不同的场景优化更新策略。

const count = reactive({ value: 0 });

effect(
  () => {
    console.log("Custom scheduler:", count.value);
  },
  {
    scheduler: (effect) => {
      // 这里可以自定义调度逻辑，例如延迟执行、节流等
      setTimeout(() => {
        effect();
      }, 1000); // 延迟 1 秒执行
    },
  }
);

count.value++; // 1 秒后控制台会输出 "Custom scheduler: 1"
count.value++; // 1 秒后控制台会输出 "Custom scheduler: 2"

在这个例子中，我们为Effect指定了一个自定义的调度器，它会在1秒后执行Effect。

第五部分：常见的调度策略

除了自定义调度器，Vue 3还提供了一些常用的调度策略：

nextTick： 将Effect的执行推迟到DOM更新之后。这可以避免在DOM更新之前读取旧的DOM数据。

import { nextTick } from 'vue';

const count = reactive({ value: 0 });

effect(async () => {
  // 修改 DOM
  document.getElementById('count').textContent = count.value;

  // 等待 DOM 更新
  await nextTick();

  // 在 DOM 更新之后执行一些操作
  console.log("DOM updated:", document.getElementById('count').textContent);
});

count.value++;

throttle： 使用节流函数限制Effect的执行频率。这可以避免在短时间内频繁触发Effect。

import { throttle } from 'lodash-es'; // 需要安装 lodash-es

const count = reactive({ value: 0 });

effect(
  () => {
    console.log("Throttled:", count.value);
  },
  {
    scheduler: throttle((effect) => {
      effect();
    }, 1000), // 每 1 秒最多执行一次
  }
);

count.value++;
count.value++;
count.value++; // 只有第一次 count.value++ 会触发 Effect

第六部分：源码剖析（简化版）

Vue 3的Effect调度器实现比较复杂，但核心思想和我们上面实现的简化版差不多。在Vue 3源码中，queueJob函数负责将Effect添加到队列中，flushJobs函数负责执行队列中的Effect。

// Vue 3 源码 (简化版)

let isFlushing = false
const queue: any[] = []
const pendingPostFlushCbs: Function[] = []

const resolvedPromise = /*#__PURE__*/ Promise.resolve() as Promise<any>

let currentFlushPromise: Promise<void> | null = null

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

function queueFlush() {
  if (!isFlushing && !currentFlushPromise) {
    currentFlushPromise = resolvedPromise.then(flushJobs)
  }
}

function flushJobs() {
  isFlushing = true
  try {
    // 执行队列中的 job
    for (let index = 0; index < queue.length; index++) {
      const job = queue[index];
      job();
    }
  } finally {
    isFlushing = false
    queue.length = 0
    currentFlushPromise = null
    // 如果还有 pending 的 job，则再次执行 flushJobs
    if (pendingPostFlushCbs.length) {
      flushPostFlushCbs()
    }
  }
}

function flushPostFlushCbs() {
  // 省略代码
}

第七部分：总结与展望

Effect调度器是Vue 3响应式系统中一个重要的组成部分，它通过异步批量更新的方式提高了应用的性能。理解Effect调度器的原理，可以帮助我们更好地优化Vue 3应用。

特性	优点	缺点	适用场景
批量更新	减少DOM操作次数，提高性能	可能导致更新不及时，影响用户体验	组件需要同时更新多个数据时
异步执行	避免阻塞主线程，提高页面响应速度	可能导致更新延迟，影响用户体验	`Effect`执行时间较长，可能阻塞主线程时
自定义调度器	提供更大的灵活性，可以根据场景优化	增加代码复杂度，需要仔细考虑调度策略	需要根据特定场景进行优化的复杂应用

Vue 3的响应式系统还在不断发展，未来可能会有更多更强大的调度策略出现。让我们一起期待Vue 3的未来吧！

结束语：掌握“交通规则”，才能开好Vue这辆车

好了，今天的讲座就到这里。希望大家通过今天的学习，能够更好地理解Vue 3的Effect调度器，掌握响应式系统的“交通规则”，从而更好地驾驶Vue这辆车，驶向成功的彼岸。谢谢大家！

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