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彻底揭秘keep-alive原理

  • 2020 年 3 月 26 日
  • 筆記

keep-alive介绍与应用

keep-alive是什么

keep-alive是一个抽象组件：它自身不会渲染一个 DOM 元素，也不会出现在父组件链中；使用keep-alive包裹动态组件时，会缓存不活动的组件实例，而不是销毁它们。

内容概览

  • keep-alive用法：动态组件&vue-router
  • keep-alive源码解析
  • keep-alive组件及其包裹组件的钩子
  • keep-alive组件及其包裹组件的渲染

一个场景

用户在某个列表页面选择筛选条件过滤出一份数据列表，由列表页面进入数据详情页面，再返回该列表页面，我们希望：列表页面可以保留用户的筛选（或选中）状态。keep-alive就是用来解决这种场景。当然keep-alive不仅仅是能够保存页面/组件的状态这么简单，它还可以避免组件反复创建和渲染，有效提升系统性能。 总的来说，keep-alive用于保存组件的渲染状态。

keep-alive用法

  • 在动态组件中的应用
<keep-alive :include="whiteList" :exclude="blackList" :max="amount">    <component :is="currentComponent"></component>  </keep-alive>
  • 在vue-router中的应用
<keep-alive :include="whiteList" :exclude="blackList" :max="amount">    <router-view></router-view>  </keep-alive>

include定义缓存白名单，keep-alive会缓存命中的组件；exclude定义缓存黑名单，被命中的组件将不会被缓存；max定义缓存组件上限，超出上限使用LRU的策略置换缓存数据。

源码剖析

keep-alive.js内部另外还定义了一些工具函数，我们按住不表，先看它对外暴露的对象。

// src/core/components/keep-alive.js  export default {    name: 'keep-alive',    abstract: true, // 判断当前组件虚拟dom是否渲染成真是dom的关键      props: {      include: patternTypes, // 缓存白名单      exclude: patternTypes, // 缓存黑名单      max: [String, Number] // 缓存的组件实例数量上限    },      created () {      this.cache = Object.create(null) // 缓存虚拟dom      this.keys = [] // 缓存的虚拟dom的健集合    },      destroyed () {      for (const key in this.cache) { // 删除所有的缓存        pruneCacheEntry(this.cache, key, this.keys)      }    },      mounted () {      // 实时监听黑白名单的变动      this.$watch('include', val => {        pruneCache(this, name => matches(val, name))      })      this.$watch('exclude', val => {        pruneCache(this, name => !matches(val, name))      })    },      render () {      // 先省略...    }  }

可以看出，与我们定义组件的过程一样，先是设置组件名为keep-alive，其次定义了一个abstract属性，值为true。这个属性在vue的官方教程并未提及，却至关重要，后面的渲染过程会用到。props属性定义了keep-alive组件支持的全部参数。

keep-alive在它生命周期内定义了三个钩子函数：

  • created 初始化两个对象分别缓存VNode（虚拟DOM）和VNode对应的键集合
  • destroyed 删除this.cache中缓存的VNode实例。我们留意到，这里不是简单地将this.cache至置null，而是遍历调用pruneCacheEntry函数删除。
// 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    remove(keys, key)  }

删除缓存VNode还要对应执行组件实例的destory钩子函数。

  • mounted 在mounted这个钩子中对include和exclude参数进行监听，然后实时地更新（删除）this.cache对象数据。pruneCache函数的核心也是去调用pruneCacheEntry。
  • render
// src/core/components/keep-alive.js    render () {      const slot = this.$slots.default      const vnode: VNode = getFirstComponentChild(slot) // 找到第一个子组件对象      const componentOptions: ?VNodeComponentOptions = vnode && vnode.componentOptions      if (componentOptions) { // 存在组件参数        // check pattern        const name: ?string = getComponentName(componentOptions) // 组件名        const { include, exclude } = this        if ( // 条件匹配          // not included          (include && (!name || !matches(include, name))) ||          // excluded          (exclude && name && matches(exclude, name))        ) {          return vnode        }          const { cache, keys } = this        const key: ?string = vnode.key == null // 定义组件的缓存key          // same constructor may get registered as different local components          // so cid alone is not enough (#3269)          ? componentOptions.Ctor.cid + (componentOptions.tag ? `::${componentOptions.tag}` : '')          : vnode.key        if (cache[key]) { // 已经缓存过该组件          vnode.componentInstance = cache[key].componentInstance          // make current key freshest          remove(keys, key)          keys.push(key) // 调整key排序        } else {          cache[key] = vnode // 缓存组件对象          keys.push(key)          // prune oldest entry          if (this.max && keys.length > parseInt(this.max)) { // 超过缓存数限制，将第一个删除            pruneCacheEntry(cache, keys[0], keys, this._vnode)          }        }          vnode.data.keepAlive = true // 渲染和执行被包裹组件的钩子函数需要用到      }      return vnode || (slot && slot[0])    }
  • 第一步：获取keep-alive包裹着的第一个子组件对象及其组件名；
  • 第二步：根据设定的黑白名单（如果有）进行条件匹配，决定是否缓存。不匹配，直接返回组件实例（VNode），否则执行第三步；
  • 第三步：根据组件ID和tag生成缓存Key，并在缓存对象中查找是否已缓存过该组件实例。如果存在，直接取出缓存值并更新该key在this.keys中的位置（更新key的位置是实现LRU置换策略的关键），否则执行第四步；
  • 第四步：在this.cache对象中存储该组件实例并保存key值，之后检查缓存的实例数量是否超过max的设置值，超过则根据LRU置换策略删除最近最久未使用的实例（即是下标为0的那个key）。
  • 第五步：最后并且很重要，将该组件实例的keepAlive属性值设置为true。这个在_@不可忽视钩子函数_章节会再次出场。

重头戏：渲染

Vue的渲染过程

借一张图看下Vue渲染的整个过程：

Vue的渲染是从图中的render阶段开始的，但keep-alive的渲染是在patch阶段，这是构建组件树（虚拟DOM树），并将VNode转换成真正DOM节点的过程。

简单描述从render到patch的过程 我们从最简单的new Vue开始：



import App from './App.vue'    new Vue({    render: h => h(App),  }).$mount('#app')


    

  • Vue在渲染的时候先调用原型上的_render函数将组件对象转化为一个VNode实例；而_render是通过调用createElement和createEmptyVNode两个函数进行转化；
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  • createElement的转化过程会根据不同的情形选择new VNode或者调用createComponent函数做VNode实例化；
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  • 完成VNode实例化后，这时候Vue调用原型上的_update函数把VNode渲染为真实DOM，这个过程又是通过调用__patch__函数完成的（这就是pacth阶段了）
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用一张图表达：  








keep-alive组件的渲染


我们用过keep-alive都知道，它不会生成真正的DOM节点，这是怎么做到的？


// src/core/instance/lifecycle.js  export function initLifecycle (vm: Component) {    const options = vm.$options    // 找到第一个非abstract的父组件实例    let parent = options.parent    if (parent && !options.abstract) {      while (parent.$options.abstract && parent.$parent) {        parent = parent.$parent      }      parent.$children.push(vm)    }    vm.$parent = parent    // ...  }


Vue在初始化生命周期的时候，为组件实例建立父子关系会根据abstract属性决定是否忽略某个组件。在keep-alive中，设置了abstract: true，那Vue就会跳过该组件实例。  最后构建的组件树中就不会包含keep-alive组件，那么由组件树渲染成的DOM树自然也不会有keep-alive相关的节点了。  


keep-alive包裹的组件是如何使用缓存的？  在patch阶段，会执行createComponent函数：


function createComponent (vnode, insertedVnodeQueue, parentElm, refElm) {      let i = vnode.data      if (isDef(i)) {        const isReactivated = isDef(vnode.componentInstance) && i.keepAlive        if (isDef(i = i.hook) && isDef(i = i.init)) {          i(vnode, false /* hydrating */)        }          if (isDef(vnode.componentInstance)) {          initComponent(vnode, insertedVnodeQueue)          insert(parentElm, vnode.elm, refElm) // 将缓存的DOM（vnode.elm）插入父元素中          if (isTrue(isReactivated)) {            reactivateComponent(vnode, insertedVnodeQueue, parentElm, refElm)          }          return true        }      }    }


    

  • 在首次加载被包裹组件时，由keep-alive.js中的render函数可知，vnode.componentInstance的值是undefined，keepAlive的值是true，因为keep-alive组件作为父组件，它的render函数会先于被包裹组件执行；那么就只执行到 i(vnode, false /* hydrating */)，后面的逻辑不再执行；
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  • 再次访问被包裹组件时，vnode.componentInstance的值就是已经缓存的组件实例，那么会执行insert(parentElm, vnode.elm, refElm) 逻辑，这样就直接把上一次的DOM插入到了父元素中。
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不可忽视：钩子函数


只执行一次的钩子  


一般的组件，每一次加载都会有完整的生命周期，即生命周期里面对应的钩子函数都会被触发，为什么被keep-alive包裹的组件却不是呢？  我们在_@源码剖析_章节分析到，被缓存的组件实例会为其设置keepAlive = true，而在初始化组件钩子函数中：


// src/core/vdom/create-component.js  const componentVNodeHooks = {    init (vnode: VNodeWithData, hydrating: boolean): ?boolean {      if (        vnode.componentInstance &&        !vnode.componentInstance._isDestroyed &&        vnode.data.keepAlive      ) {        // kept-alive components, treat as a patch        const mountedNode: any = vnode // work around flow        componentVNodeHooks.prepatch(mountedNode, mountedNode)      } else {        const child = vnode.componentInstance = createComponentInstanceForVnode(          vnode,          activeInstance        )        child.$mount(hydrating ? vnode.elm : undefined, hydrating)      }    }    // ...  }


可以看出，当 vnode.componentInstance和keepAlive同时为truly值时，不再进入$mount过程，那mounted之前的所有钩子函数（beforeCreate、created、mounted）都不再执行。  


可重复的activated


在patch的阶段，最后会执行invokeInsertHook函数，而这个函数就是去调用组件实例（VNode）自身的insert钩子：


 function invokeInsertHook (vnode, queue, initial) {      if (isTrue(initial) && isDef(vnode.parent)) {        vnode.parent.data.pendingInsert = queue      } else {        for (let i = 0; i < queue.length; ++i) {          queue[i].data.hook.insert(queue[i])  // 调用VNode自身的insert钩子函数        }      }    }


再看insert钩子：


// src/core/vdom/create-component.js  const componentVNodeHooks = {    // init()    insert (vnode: MountedComponentVNode) {      const { context, componentInstance } = vnode      if (!componentInstance._isMounted) {        componentInstance._isMounted = true        callHook(componentInstance, 'mounted')      }      if (vnode.data.keepAlive) {        if (context._isMounted) {          queueActivatedComponent(componentInstance)        } else {          activateChildComponent(componentInstance, true /* direct */)        }      }    // ...  }


在这个钩子里面，调用了activateChildComponent函数递归地去执行所有子组件的activated钩子函数：


// src/core/instance/lifecycle.js  export function activateChildComponent (vm: Component, direct?: boolean) {    if (direct) {      vm._directInactive = false      if (isInInactiveTree(vm)) {        return      }    } else if (vm._directInactive) {      return    }    if (vm._inactive || vm._inactive === null) {      vm._inactive = false      for (let i = 0; i < vm.$children.length; i++) {        activateChildComponent(vm.$children[i])      }      callHook(vm, 'activated')    }  }


相反地，deactivated钩子函数也是一样的原理，在组件实例（VNode）的destroy钩子函数中调用deactivateChildComponent函数。  

		  				

		  				

													


						
						
						


						 

							
					

					    
									

													

													
											


			


			


	

		
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