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    vue keep-alive(2):剖析keep-alive的实现原理—学习笔记整理

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    在搭建 vue 项目时,有某些组件没必要多次渲染,所以需要将组件在内存中进行‘持久化’,此时 <keep-alive> 便可以派上用场了。 <keep

    在搭建 vue 项目时,有某些组件没必要多次渲染,所以需要将组件在内存中进行‘持久化’,此时 <keep-alive> 便可以派上用场了。 <keep-alive> 可以使被包含的组件状态维持不变,即便是组件切换了,其内的状态依旧维持在内存之中。

    前面整理过《vue router keep-alive 保证回退页面不刷新》,具体具体用法这里不提,这里来把keep-live 又弯掰直,深入 理解

    keep-alive是什么

    keep-alive是Vue的内置的一个抽象组件。

    什么是组件

    组件系统是vue的另一个重要概念,它是一种抽象,允许我们使用小型、独立和通常可复用的组件构建大型应用,因此,几乎任意类型的应用界面都可以看成一个组件树:

    vue界面与组件

    组件的作用既可以从父作用域将数据传到子组件,也可以将把组件内部的数据发送到组件外部,可以实现互相传送数据

    7种定义组件模板的方法

    1. 字符串(String)

    2. 模板字符串(Template literal)

    3. X-Templates

    4. 内联(Inline)

    5. Render函数(Render functions)

    6. JSX

    7. 单文件组件(Single page components)

    这知识举例,一般都是用单文件组件

    抽象组件

    不会在DOM树中渲染(真实或者虚拟都不会),不会渲染为一个DOM元素,也不会出现在父组件链中——你永远在 this.$parent 中找不到

    它有一个属性 abstract 为 true,表明是它一个抽象组件

    export default {
        name: 'abstractCompDemo',
        abstract: true, //标记为抽象组件
    }

    这个特性,我就把当react的HOC 高阶组件来用(不知道对不?)

    抽象组件是如何忽略掉父子关系

    在初始化阶段会调用 initLifecycle,里面判断父级是否为抽象组件,如果是抽象组件,就选取抽象组件的上一级作为父级,忽略与抽象组件和子组件之间的层级关系。

    // 源码位置: src/core/instance/lifecycle.js
    export function initLifecycle (vm: Component) {
      const options = vm.$options
    
      // locate first non-abstract parent
      let parent = options.parent
      if (parent && !options.abstract) {
        while (parent.$options.abstract && parent.$parent) {
          parent = parent.$parent
        }
        parent.$children.push(vm)
      }
      vm.$parent = parent
      // ...
    }

    如果 keep-alive 存在多个子元素,keep-alive 要求同时只有一个子元素被渲染

    抽象组件代表:

    <keep-alive>、<transition>、<transition-group>等组件

    keep-alive组件

    keep-alive是一个抽象组件,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。

    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 props

    • 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。

    LRU:内存管理的一种页面置换算法,对于在内存中但又不用的数据块(内存块)叫做LRU,操作系统会根据哪些数据属于LRU而将其移出内存而腾出空间来加载另外的数据。

    keep-alive源码浅析

    keep-alive.js内部还定义了一些工具函数,我们按住不动,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是否渲染成真实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
      },
      created() {
         this.cache = Object.create(null) // 缓存虚拟dom
         this.keys = [] // 缓存的虚拟dom的键集合
      },
      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.$watch('include', val => {
           pruneCache(this, name => matched(val, name))
       })
       this.$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。

    在组件开头就设置 abstract 为 true,代表该组件是一个抽象组件。抽象组件,只对包裹的子组件做处理,并不会和子组件建立父子关系,也不会作为节点渲染到页面上。

    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,这不是简单地将this.cache置为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.$destroyed() // 执行组件的destroy钩子函数
     }
     cache[key] = null
     remove(keys, key)
    }

    删除缓存的VNode还要对应组件实例的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

    pruneCache
    function pruneCache (keepAliveInstance: any, filter: Function) {
      const { cache, keys, _vnode } = keepAliveInstance  for (const key in cache) {
        const cachedNode: ?VNode = cache[key]
        if (cachedNode) {
          const name: ?string = getComponentName(cachedNode.componentOptions)
          if (name && !filter(name)) {
            pruneCacheEntry(cache, key, keys, _vnode)
          }
        }
      }}
    matches

    判断缓存规则,可以得知include与exclude,值类型可以是 字符串、正则表达式、数组

    function matches (pattern: string | RegExp | Array<string>, name: string): boolean {
      if (Array.isArray(pattern)) {
        return pattern.indexOf(name) > -1
      } else if (typeof pattern === 'string') {
        return pattern.split(',').indexOf(name) > -1
      } else if (isRegExp(pattern)) {
        return pattern.test(name)
      }
      return false
    }
    pruneCacheEntry

    pruneCacheEntry 负责将组件从缓存中删除,它会调用组件 $destroy 方法销毁组件实例,缓存组件置空,并移除对应的 key。

    function pruneCache (keepAliveInstance: any, filter: Function) {
      const { cache, keys, _vnode } = keepAliveInstance
      for (const key in cache) {
        const cachedNode: ?VNode = cache[key]
        if (cachedNode) {
          const name: ?string = getComponentName(cachedNode.componentOptions)
          if (name && !filter(name)) {
            pruneCacheEntry(cache, key, keys, _vnode)
          }
        }
      }
    }

    keep-alive 在 mounted 会监听 include 和 exclude 的变化,属性发生改变时调整缓存和 keys 的顺序,最终调用的也是 pruneCacheEntry。

    render

    render是核心,所以放在最后讲。简要来说,keep-alive 是由 render 函数决定渲染结果。

    在开头会获取插槽内的子元素,调用 getFirstComponentChild 获取到第一个子元素的 VNode——如果 keep-alive 存在多个子元素,keep-alive 要求同时只有一个子元素被渲染。所以在开头会获取插槽内的子元素,调用 getFirstComponentChild 获取到第一个子元素的 VNode。

    接着判断当前组件是否符合缓存条件,组件名与 include 不匹配或与 exclude 匹配都会直接退出并返回 VNode,不走缓存机制。

    匹配条件通过会进入缓存机制的逻辑,如果命中缓存,从 cache 中获取缓存的实例设置到当前的组件上,并调整 key 的位置将其放到最后(LRU 策略)。如果没命中缓存,将当前 VNode 缓存起来,并加入当前组件的 key。如果缓存组件的数量超出 max 的值,即缓存空间不足,则调用 pruneCacheEntry 将最旧的组件从缓存中删除,即 keys[0] 的组件。之后将组件的 keepAlive 标记为 true,表示它是被缓存的组件。

    render () {
      const slot = this.$slots.defalut
      const vnode: VNode = getFirstComponentChild(slot) // 找到第一个子组件对象
      const componentOptions : ?VNodeComponentOptions = vnode && vnode.componentOptions
      if (componentOptions) { // 存在组件参数
        // check pattern
        const name: ?string = getComponentName(componentOptions) // 组件名
        const { include, exclude } = this
        if (// 条件匹配,不匹配直接退出
          // not included
          (include && (!name || !matches(include, name)))||
          // excluded
            (exclude && name && matches(exclude, name))
        ) {
            return vnode
        }
        const { cache, keys } = this
        // 定义组件的缓存key
        const key: ?string = vnode.key === null ? componentOptions.Ctor.cid + (componentOptions.tag ? `::${componentOptions.tag}` : '') : vnode.key
        if (cache[key]) { // 已经缓存过该组件
            vnode.componentInstance = cache[key].componentInstance
            remove(keys, key)
            keys.push(key) // 调整key排序
         } else {
            cache[key] = vnode //缓存组件对象
            keys.push(key)
            if (this.max && keys.length > parseInt(this.max)) {
              //超过缓存数限制,将第一个删除
              pruneCacheEntry(cahce, 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])
    }

    总结:

    1. 获取keep-alive包裹着的第一个子组件对象及其组件名;

      1. 如果 keep-alive 存在多个子元素,keep-alive 要求同时只有一个子元素被渲染。所以在开头会获取插槽内的子元素,调用 getFirstComponentChild 获取到第一个子元素的 VNode。

    2. 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;

    3. 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;

    4. 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)

    5. 最后并且很重要,将该组件实例的keepAlive属性值设置为true。

    LRU缓存策略

    (Least recently used,最近最少使用)缓存策略:从内存中找出最久未使用的数据置换新的数据.算法根据数据的历史访问记录来进行淘汰数据,其核心思想是如果数据最近被访问过,那么将来被访问的几率也更高

    如果一个数据在最近一段时间没有被访问到,那么在将来它被访问的可能性也很小。也就是说,当限定的空间已存满数据时,应当把最久没有被访问到的数据淘汰。

    keep-alive 缓存机制便是根据LRU策略来设置缓存组件新鲜度,将很久未访问的组件从缓存中删除

    Vue的渲染过程中keep-live分析

    借助一张图看下Vue渲染的整个过程:

    张图描述了 Vue 视图渲染的流程.png

    概括来说

    vue渲染过程图

    VNode构建完成后,最终会被转换成真实dom,而 patch 是必经的过程

    Vue的渲染是从图中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成一个VNode实例;而_render是通过调用createElement和createEmptyVNode两个函数进行转化;

    • 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;

    • 完成VNode实例化后,这时候Vue调用原型上的_update函数把VNode渲染成真实DOM,这个过程又是通过调用patch函数完成的(这就是patch阶段了)

    用一张图表达:

    vue渲染过程流程图




    摘抄文章:

    keep-alive实现原理 https://www.jianshu.com/p/9523bb439950

    http://blog.myweb.kim/vue/keep-alive/?utm-source=origin  blog.myweb.kim/vue/keep-alive/?utm-source=origin

    Vue.js 中,7种定义组件模板的方法 https://zhuanlan.zhihu.com/p/28073723

    对于Vue组件的理解 https://www.jianshu.com/p/ce97328a9085

    得物技术浅谈Keep-alive 原理及业务解决方案 https://zhuanlan.zhihu.com/p/351499525



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