【手撕源码】vue2.x中keep-alive源码解析

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一、前世尘缘

vue中内置组件keep-alive的设计思想源于HTTP中的Keep-Alive模式，Keep-Alive模式避免频繁创建、销毁链接，允许多个请求和响应使用同一个HTTP链接。
HTTP 1.0 中keep-alive默认是关闭的，需要在HTTP头加入"Connection: Keep-Alive"，才能启用Keep-Alive；HTTP 1.1中默认启用Keep-Alive，如果加入"Connection: close "，才关闭。目前大部分浏览器都是用HTTP 1.1协议。

二、keep-alive内置组件

作用：动态切换组件时缓存组件实例，避免dom重新渲染。

1.缓存动态组件

当组件为componentOne时缓存该组件实例

<keep-alive :include="componentOne`" :exclude="componentTwo" :max="num"> 
    <component :is="currentComponent"></component> 
</keep-alive>

2.缓存路由组件

注意缓存路由组件vue2.x与vue3.x有区别，vue2.x用法如下：

<keep-alive :include="componentOne`" :exclude="componentTwo" :max="num"> 
    <router-view :is="currentComponent"></router-view> 
</keep-alive>

vue3.x用法如下：

<router-view v-slot="{ Component }">
   <keep-alive :include="includeList">
	    <component :is="Component"/>
   </keep-alive>
</router-view>

3.原理解析

缓存的组件以 [key，vnode] 的形式记录，keys记录缓存的组件key，依据inclued、exclude的值，并且当超过设置的max根据LUR算法进行清除。vue2.x和vue3.x相差不大。

（1）keep-alive 在生命周期中做了什么？

created：初始化catch，keys。catch是一个缓存组件虚拟dom的数组，其中数组中对象的key是组件的key，value是组件的虚拟dom；keys是一个用来缓存组件的key的数组。
mounted：实时监听include、exclude属性的变化，并执行相应操作。
destroyed：删除掉所有缓存相关的数据。

（2）源码

地址：源码地址

// 源码位置：src/core/components/keep-alive.js
export default {
  name: 'keep-alive',
  abstract: true,
  props: {
    include: patternTypes,
    exclude: patternTypes,
    max: [String, Number]
  },
  created () {
    this.cache = Object.create(null)
    this.keys = []
  },
  destroyed () {
    for (const key in this.cache) {
      pruneCacheEntry(this.cache, key, this.keys)
    }
  },
  mounted () {
   //查看是否有缓存没有缓存的话直接走缓存
    this.cacheVNode()
    // 这里借助 watch 监控 include  和 exclude 
  // 如果有变化的话，则按照最新的 include 和 exclude 更新 this.cache
  // 将不满足 include、exclude 限制的 缓存vnode 从 this.cache 中移除  
  this.$watch('include', val => {
      pruneCache(this, name => matches(val, name))
    })
    this.$watch('exclude', val => {
      pruneCache(this, name => !matches(val, name))
    })
  },
  updated() {
    this.cacheVNode()
  },
  methods:{
   cacheVNode() {
      const { cache, keys, vnodeToCache, keyToCache } = this
      if (vnodeToCache) {
        const { tag, componentInstance, componentOptions } = vnodeToCache
        cache[keyToCache] = {
          name: _getComponentName(componentOptions),
          tag,
          componentInstance
        }
        keys.push(keyToCache)
        // prune oldest entry
        if (this.max && keys.length > parseInt(this.max)) {
          pruneCacheEntry(cache, keys[0], keys, this._vnode)
        }
        this.vnodeToCache = null
      }
    }
 },
  render(){
    //下面详细介绍
  }
}

（3）abstract:true

设置为true时，表面该组件为抽象组件，抽象组件不会和子组件建立父子关系，组件实例会根据这个属性决定是否忽略该组件，所以并不会有节点渲染在页面中。

（4）pruneCacheEntry函数

destoryed周期中循环了所有缓存的组件，并用 pruneCacheEntry进行处理，pruneCacheEntry做了什么事？

// src/core/components/keep-alive.js

function pruneCacheEntry (
  cache: VNodeCache,
  key: string,
  keys: Array<string>,
  current?: VNode
) {
  const cached = cache[key]
  if (cached && (!current || cached.tag !== current.tag)) {
    cached.componentInstance.$destroy() // 执行组件的destory钩子函数
  }
  cache[key] = null  // cache中对象的key设为null
  remove(keys, key) // 删除keys对应的元素
}

destoryed周期中，删除缓存组件的所有数组，pruneCacheEntry主要做了这几件事：

遍历缓存组件集合（cach），对所有缓存的组件执行$destroy方法
清除cache中key的值
清除keys中的key

（5）render

render中主要做了什么？

获取keep-alive组件子节点中第一个组件的vnode、componentOptions、name
如果name存在且不在include中或者存在在exclude中，则返回虚拟dom。此时该组件并没有使用缓存。
接下来就是上面的else情况：使用keep-alive进行组件缓存，根据组件id，tag生成组件的key，如果cache集合中存在以key为属性名的vdom，，说明组件已经缓存过，则将缓存的 Vue 实例赋值给 vnode.componentInstance，从keys中删除key，再把key push导keys中，保证当前key在keys的最后面（这是LRU算法的关键）。如果不存在则继续走下面
如果cach[key]不存在则为第一次加载组件，则把vdom赋值给cach[key]，key push到key
如果keys的长度大于max，则进行组件缓存清理，则把不经常使用的被缓存下来的在keys中排第一位的组件清除掉，清除也是调用的pruneCacheEntry方法

render () {
	// 获取 keep-alive 组件子节点中的第一个组件 vnode
    const slot = this.$slots.default
    const vnode = getFirstComponentChild(slot)
    // 获取组件的配置选项对象
    const componentOptions = vnode && vnode.componentOptions
    if (componentOptions) {
      // 获取组件的名称
      const name = _getComponentName(componentOptions)
      const { include, exclude } = this
       // 如果当前的组件 name 不在 include 中或者组件的 name 在 exclude 中
		  // 说明当前的组件是不被 keep-alive 所缓存的，此时直接 return vnode 即可
      if (
        // not included
        (include && (!name || !matches(include, name))) ||
        // excluded
        (exclude && name && matches(exclude, name))
      ) {
        return vnode
      }
     // 代码执行到这里，说明当前的组件受 keep-alive 组件的缓存
      const { cache, keys } = this
        // 定义 vnode 缓存用的 key
      const key =
        vnode.key == null
          ? // same constructor may get registered as different local components
            // so cid alone is not enough (#3269)
            componentOptions.Ctor.cid +
            (componentOptions.tag ? `::${componentOptions.tag}` : '')
          : vnode.key
           // 如果 cache[key] 已经存在的话，则说明当前的组件 vnode 已经被缓存过了,此时需要将其恢复还原出来
      if (cache[key]) {
      	// 将缓存的 Vue 实例赋值给 vnode.componentInstance
        vnode.componentInstance = cache[key].componentInstance
        // make current key freshest
        	// 先从 keys 中移除 key，然后再 push key，这可以保证当前的 key 在 keys 数组中的最后面
        remove(keys, key)
        keys.push(key)
      } else {
        // delay setting the cache until update
        	// 如果 cache[key] 不存在的话，说明当前的子组件是第一次出现，此时需要将 vnode 缓存到 cache 中，将 key 存储到 keys 字符串数组中。这里是用一个中间变量接收，当数据变化时触发updated去调用cacheVNode方法。
        this.vnodeToCache = vnode
        this.keyToCache = key
      }

      // @ts-expect-error can vnode.data can be undefined
       // 将 vnode.data.keepAlive 属性设置为 true，这对 vnode 有一个标识的作用，标识这个
		  // vnode 是 keep-alive 组件的 render 函数 return 出去的，这个标识在下面的运行代码中有用
      vnode.data.keepAlive = true
    }
    return vnode || (slot && slot[0])
  }

三、LRU算法

缓存的组件在进行清除的时候使用了LRU算法，具体是什么策略呢？当数据超过了限定空间的时候对数据清理，清理的原则是对很久没有使用到过的数据进行清除。