22 | 引擎进阶（下）：如何理解 Process.nextTick 的原理？

上一讲我们讨论了宏任务和微任务的运行机制和原理，我在最后提到了 Process.nextTick 是微任务的其中一个，那么这一讲我们就来深挖一下 Process.nextTick 的相关知识。

这一讲我除了结合上一讲说的究宏任务和微任务的运行机制外，还将通过一些代码片段来带你研究 Process.nextick 的执行逻辑，帮你把这块知识点重新梳理。在日常开发中，Process.nextick 在浏览器端代码中很少使用，但在 Node.js 开发种却极为常见，所以你要好好掌握。

那么，为了方便你更好地理解本讲的内容，在课程开始前请你先思考：

1. Process.nextick 和其他微任务方法在一起的时候，执行顺序是怎么样的？
2. Vue 也有个 nextick，它的逻辑又是什么样的？

带着疑问，我们先来了解一下 Process.nextick。

基本语法

Process.nextick 的语法有两个参数：

process.nextTick(callback[, …args])

其中，第一个参数是 callback 回调函数，第二个参数是 args 调用 callback 时额外传的参数，是可选参数。

再来看下 Process.nextick 的运行逻辑：

1. Process.nextick 会将 callback 添加到 “next tick queue”；
2. “next tick queue” 会在当前 JavaScript stack 执行完成后，下一次 event loop 开始执行前按照 FIFO 出队；
3. 如果递归调用 Process.nextick 可能会导致一个无限循环，需要去适时终止递归。

可能你已经注意到 Process.nextick 其实是微任务，同时也是异步 API 的一部分。但是从技术上来说 Process.nextick 并不是事件循环（eventloop）的一部分，相反地，“next tick queue” 将会在当前操作完成之后立即被处理，而不管当前处于事件循环的哪个阶段。

思考一下上面的逻辑，如果任何时刻你在一个给定的阶段调用 Process.nextick，则所有被传入 Process.nextick 的回调将在事件循环继续往下执行前被执行。这可能会导致一些很糟的情形，因为它允许用户递归调用 Process.nextick 来挂起 I/O 进程的进行，这会导致事件循环永远无法到达轮询阶段。

为什么使用 Process.nextTick()

那么为什么 Process.nextick 这样的 API 会被允许出现在 Node.js 中呢？一部分原因是设计理念，Node.js 中的 API 应该总是异步的，即使是那些不需要异步的地方。下面的代码片段展示了一个例子：

function apiCall(arg, callback) {
if (typeof arg !== 'string')
return process.nextTick(callback, new TypeError('argument should be     string'));
}

通过上面的代码检查参数，如果检查不通过，它将一个错误对象传给回调。Node.js API 最近进行了更新，其已经允许向 Process.nextick 中传递参数来作为回调函数的参数，而不必写嵌套函数。

我们所做的就是将一个错误传递给用户，但这只允许在用户代码被执行完毕后执行。使用 Process.nextick 我们可以保证 apicall() 的回调总是在用户代码被执行后，且在事件循环继续工作前被执行。为了达到这一点，JS 调用栈被允许展开，然后立即执行所提供的回调。该回调允许用户对 Process.nextick 进行递归调用，而不会达到 RangeError，即 V8 调用栈的最大值。

这种设计理念会导致一些潜在的问题，观察下面的代码片段：

let bar;
function someAsyncApiCall(callback) { callback(); }
someAsyncApiCall(() => {
console.log('bar', bar);   
});
bar = 1;

用户定义函数 someAsyncApiCall() 有一个异步签名，但实际上它是同步执行的。当它被调用时，提供给 someAsyncApiCall() 的回调函数会在执行 someAsyncApiCall() 本身的同一个事件循环阶段被执行，因为 someAsyncApiCall() 实际上并未执行任何异步操作。结果就是，即使回调函数尝试引用变量 bar，但此时在作用域中并没有改变量。因为程序还没运行到对 bar 赋值的部分。

将回调放到 Process.nextick 中，程序依然可以执行完毕，且所有的变量、函数等都在执行回调之前被初始化，它还具有不会被事件循环打断的优点。以下是将上面的例子改用 Process.nextick 的代码：

let bar;
function someAsyncApiCall(callback) {
  process.nextTick(callback);
}
someAsyncApiCall(() => {
console.log('bar', bar); 
});
bar = 1;

通过这个例子，你就可以体会到 Process.nextick 的作用了。其实在日常的 Node.js 开发中，这样的情况也经常会遇见，之前在 “16 | 进阶练习（上）：怎样轻松实现一个 EventEmitter” 中我有讲过 EventEmitter，那么我们看下 EventEmitter 在 Node.js 的使用的一个例子。

因为 Node.js 直接有 event 模块，其实就是一个 EventEmitter，下面代码是在造函数中触发一个事件：

const EventEmitter = require('events');
const util = require('util');
function MyEmitter() {
EventEmitter.call(this);
this.emit('event');
}
util.inherits(MyEmitter, EventEmitter);
const myEmitter = new MyEmitter();
myEmitter.on('event', () => {
console.log('an event occurred!');
});

你无法在构造函数中立即触发一个事件，因为此时程序还未运行到将回调赋值给事件的那段代码。因此，在构造函数内部，你可以使用 Process.nextick 设置一个回调以在构造函数执行完毕后触发事件，下面的代码满足了我们的预期。

const EventEmitter = require('events');
const util = require('util');
function MyEmitter() {
EventEmitter.call(this);
process.nextTick(() => {
this.emit('event');
});
}
util.inherits(MyEmitter, EventEmitter);
const myEmitter = new MyEmitter();
  myEmitter.on('event', () => {
console.log('an event occurred!');
});

通过上面的改造可以看出，使用 Process.nextick 就可以解决问题了，即使 event 事件还没进行绑定，但也可以让代码在前面进行触发，因为根据代码执行顺序，Process.nextick 是在每一次的事件循环最后执行的。因此这样写，代码也不会报错，同样又保持了代码的逻辑。

通过这两个例子你应该对 Process.nextick 这个知识有了更好的理解了吧？下面我们再来看看浏览器端 Vue 框架的 nextick 是干什么用的，注意不要将二者混淆了，前面讲的是 Node.js 服务端的事情，而下面要说的是浏览器端 Vue 框架的知识。

Vue 的 nextick 又是什么意思？

我们看下 Vue 官网最直白的解释：

Vue 异步执行 DOM 的更新。当数据发生变化时，Vue 会开启一个队列，用于缓冲在同一事件循环中发生的所有数据改变的情况。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 操作上非常重要。然后在下一个的事件循环 “tick” 中。例如：当你设置 vm.someData = ‘new value’，该组件不会立即重新渲染。当刷新队列时，组件会在事件循环队列清空时的下一个 “tick” 更新。多数情况我们不需要关心这个过程，但是如果你想在 DOM 状态更新后做点什么，这就可能会有些棘手。

我们细细地根据 Vue 的官网理解一下，其实是不是有点像 EventLoop 的味道，这里只不过是 Vue 开启了一个队列，当你在 nextick 方法中改变数据的时候，视图层不会立马更新，而是要在下次的时间循环队列中更新。

这点是不是类似上面讲的 Node.js 的 Process.nextick 的意思？虽然运行的环境不一样，但是这个意思你可以细细品味一下。这里我们再来看一段 Vue 代码，让你理解 Vue 的 nextick 的作用。

<template>
<div class="app">
<div ref="msg">{{msg}}</div>
<div v-if="msg1">Message got outside $nextTick: {{msg1}}</div>
<div v-if="msg2">Message got inside $nextTick: {{msg2}}</div>
<button @click="changeMsg">
      Change the Message
</button>
</div>
</template>
<script>
new Vue({
el: '.app',
data: {
msg: 'Vue',
msg1: '',
msg2: '',
  },
methods: {
    changeMsg() {
this.msg = "Hello world."
this.msg1 = this.$refs.msg.innerHTML
this.$nextTick(() => {
this.msg2 = this.$refs.msg.innerHTML
      })
    }
  }
})
</script>

你可以将这一段代码放到自己的 Vue 的项目里执行一下，看看通过按钮点击之后，div 里面的 msg1 和 msg2 的变化情况。你会发现第一次点击按钮调用 changeMsg 方法时，其实 msg2 并没有变化，因为 msg2 的变化是在下一个 tick 才进行执行的。

最后我们再来看下 Vue 中 nextick 的源码。在 Vue 2.5+ 之后的版本中，有一个单独的 JS 文件来维护，路径是在 src/core/util/next-tick.js 中，源码如下：

import { noop } from 'shared/util'
import { handleError } from './error'
import { isIE, isIOS, isNative } from './env'
export let isUsingMicroTask = false
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]()
      }
    }
let timerFunc
if (typeof Promise !== 'undefined' && isNative(Promise)) {
const p = Promise.resolve()
      timerFunc = () => {
        p.then(flushCallbacks)
if (isIOS) setTimeout(noop)
      }
      isUsingMicroTask = true
    } else if (!isIE && typeof MutationObserver !== 'undefined' && (
      isNative(MutationObserver) ||
      MutationObserver.toString() === '[object MutationObserverConstructor]'
    )) {
let counter = 1
const observer = new MutationObserver(flushCallbacks)
const textNode = document.createTextNode(String(counter))
      observer.observe(textNode, {
characterData: true
      })
      timerFunc = () => {
        counter = (counter + 1) % 2
        textNode.data = String(counter)
      }
      isUsingMicroTask = true
    } else if (typeof setImmediate !== 'undefined' && isNative(setImmediate)) {
      timerFunc = () => {
        setImmediate(flushCallbacks)
      }
    } else {
      timerFunc = () => {
        setTimeout(flushCallbacks, 0)
      }
    }
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
        timerFunc()
      }
if (!cb && typeof Promise !== 'undefined') {
return new Promise(resolve => {
          _resolve = resolve
        })
      }
    }

整体代码不是太多，注释比较多，其核心部分代码比较精简，主要在 40~80 行之间，核心在于 timerFunc 这个函数的逻辑实现，timerFunc 这个函数采用了好几种处理方式，主要是针对系统以及 Promise 的支持几个情况同时进行兼容性处理。处理逻辑情况是这样的：

1. 首先判断是否原生支持 Promise，支持的话，利用 promise 来触发执行回调函数；
2. 如果不支持 Promise，再判断是否支持 MutationObserver，如果支持，那么生成一个对象来观察文本节点发生的变化，从而实现触发执行所有回调函数；
3. 如果 Promise 和 MutationObserver 都不支持，那么使用 setTimeout 设置延时为 0。

关于 Promise 以及 MutationObserver 的相关知识我已经在前面的课时中都讲过，因此这些方法你只要理解的话，那么再去理解这一讲 nextick 的 timerFunc 这个函数的逻辑就会比较轻松了。这里主要是一些兼容性的判断，即使你之前不清楚，但是看一下源码也就能很容易理解了，只要你的基础知识足够牢靠，学习这些并不复杂。

总结

最后，针对 Process.nextick() 和 Vue 的 nextick 这两种不同的 tick ，我总结了下面这个表格，方便你深入理解。

那么关于这部分知识，你如果有不理解的地方可以多学习几遍。我们的专栏主课内容到这里也就告一段落了，很高兴你能坚持到最后，也希望我的分享可以为你带来帮助。

别着急走开，之后我们将进入彩蛋环节，一来是帮你梳理前端面试中经常考察的知识点，二来要给你传递学习算法的思路，我想这些也是你前端进阶的必要内容，我们下一讲再见。