异步渲染的实现原理

异步渲染的核心概念

Vue3的异步渲染机制通过调度器(Scheduler)实现，核心目标是优化渲染性能。当数据变化时，Vue不会立即执行DOM更新，而是将更新任务放入队列，在下一个事件循环中批量处理。这种机制避免了不必要的重复渲染，特别是在高频数据变更场景下表现尤为明显。

const queue = []
let isFlushing = false
const resolvedPromise = Promise.resolve()

function queueJob(job) {
  if (!queue.includes(job)) {
    queue.push(job)
  }
  if (!isFlushing) {
    isFlushing = true
    resolvedPromise.then(() => {
      let job
      while (job = queue.shift()) {
        job()
      }
      isFlushing = false
    })
  }
}

响应式系统与渲染调度

Vue3的响应式系统通过Proxy实现数据劫持，当检测到数据变化时，会触发组件的更新函数。但更新函数不会立即执行，而是被推入一个队列：

class ReactiveEffect {
  run() {
    // 触发依赖收集
    activeEffect = this
    const result = this.fn()
    activeEffect = undefined
    return result
  }
  
  // 调度器接口
  scheduler?() {
    queueJob(this)
  }
}

当effect被标记为需要调度时，数据变化会触发scheduler而非直接执行run方法。这使得多个同步的数据变更可以合并为一次渲染。

任务队列的实现细节

Vue3内部维护了多种队列来处理不同类型的任务：

1. 前置队列(preQueue): 处理需要在渲染前完成的任务
2. 渲染队列(queue): 主更新队列
3. 后置队列(postQueue): 处理需要在渲染后执行的任务

const queue: SchedulerJob[] = []
let flushIndex = 0

function flushJobs() {
  // 1. 预处理前置队列
  flushPreFlushCbs()
  
  // 2. 排序主队列
  queue.sort((a, b) => getId(a) - getId(b))
  
  // 3. 执行主队列
  try {
    for (flushIndex = 0; flushIndex < queue.length; flushIndex++) {
      const job = queue[flushIndex]
      if (job) {
        job()
      }
    }
  } finally {
    // 4. 清理队列
    flushIndex = 0
    queue.length = 0
    
    // 5. 处理后置队列
    flushPostFlushCbs()
  }
}

组件更新生命周期

异步渲染影响组件更新生命周期的执行顺序：

1. beforeUpdate 钩子在队列处理前同步执行
2. 实际DOM更新被推迟到微任务队列
3. updated 钩子在队列处理后执行

const instance = {
  update() {
    // 1. 执行beforeUpdate钩子
    if (instance.beforeUpdate) {
      instance.beforeUpdate()
    }
    
    // 2. 将渲染任务加入队列
    queueJob(() => {
      const nextTree = renderComponent(instance)
      patch(instance._vnode, nextTree)
      instance._vnode = nextTree
      
      // 3. 执行updated钩子
      if (instance.updated) {
        instance.updated()
      }
    })
  }
}

渲染优先级控制

Vue3通过为不同任务分配ID来实现优先级控制：

• 父组件总是比子组件先更新（ID更小）
• 用户自定义的watchEffect可以指定优先级
• 过渡效果有特殊优先级处理

function queueJob(job: SchedulerJob) {
  // 计算优先级ID
  const id = (job.id == null ? Infinity : job.id)
  
  // 按优先级插入队列
  if (queue.length === 0) {
    queue.push(job)
  } else {
    let i = queue.length - 1
    while (i >= 0 && getId(queue[i]) > id) {
      i--
    }
    queue.splice(i + 1, 0, job)
  }
  
  queueFlush()
}

Suspense组件的特殊处理

Suspense组件在异步渲染中有特殊逻辑：

1. 异步依赖被收集到Suspense实例
2. 所有异步依赖resolve后才触发更新
3. 提供fallback内容在等待期间显示

function setupSuspense(props, { slots }) {
  const promises = []
  
  return {
    async setup() {
      // 收集异步依赖
      const res = await someAsyncOperation()
      if (res.error) {
        promises.push(Promise.reject(res.error))
      } else {
        promises.push(Promise.resolve(res.data))
      }
      
      // 返回渲染函数
      return () => {
        if (promises.some(p => p.status !== 'fulfilled')) {
          return slots.fallback()
        }
        return slots.default()
      }
    }
  }
}

与React调度器的对比

Vue3的调度器与React的调度器有显著差异：

性能优化实践

基于异步渲染机制，可以实施多种优化：

1. 批量状态更新:

// 不好的做法
data.value = 1
data.value = 2
data.value = 3

// 优化做法
batch(() => {
  data.value = 1
  data.value = 2
  data.value = 3
})

2. 合理使用nextTick:

import { nextTick } from 'vue'

async function handleClick() {
  // 修改响应式数据
  state.count++
  
  // 等待DOM更新完成
  await nextTick()
  
  // 操作DOM
  console.log(document.getElementById('count').textContent)
}

3. 避免同步触发多次计算:

const double = computed(() => count.value * 2)
const triple = computed(() => count.value * 3)

// 同步修改会触发两次计算
count.value++

// 使用effect批量处理
effect(() => {
  count.value++
  // 此时double和triple只计算一次
})

调试异步渲染问题

开发过程中可能遇到的异步渲染问题及调试方法：

1. 渲染顺序不符合预期:

import { getCurrentInstance } from 'vue'

function useDebug() {
  const instance = getCurrentInstance()
  onUpdated(() => {
    console.log(`[${instance.type.name}] updated`)
  })
}

2. 使用DevTools时间线:

• 在Vue DevTools中启用性能标记
• 查看"Timeline"面板中的渲染任务

3. 手动检查队列状态:

import { queuePostRenderEffect } from 'vue'

// 检查后置队列
queuePostRenderEffect(() => {
  console.log('Post queue flushed')
})

自定义调度器

高级场景下可以自定义调度策略：

import { effect, reactive } from 'vue'

const obj = reactive({ count: 0 })

// 自定义调度器
const myEffect = effect(
  () => {
    console.log(obj.count)
  },
  {
    scheduler(effect) {
      // 使用requestAnimationFrame替代微任务
      requestAnimationFrame(effect.run.bind(effect))
    }
  }
)

// 修改会触发调度器而非直接执行
obj.count++