用动画的方式讲透vue3 keep-alive组件原理

拼搏现实的明天。 2023-10-13 08:37 3阅读 0赞

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### theme: nico ###

### 前言 ###

Vue3的内置`KeepAlive`组件是一个高效且实用的抽象组件，它能够优化组件性能，减少频繁卸载和挂载DOM所带来的开销。对于一些复杂的、需要长时间计算或获取数据的组件，使用`KeepAlive`可以极大提高用户体验。接下来我们将通过剖析`KeepAlive`组件的源码，来深入理解其背后的实现原理，主要分析组件渲染、缓存处理、props参数的处理，以及组件卸载过程。

> 先来尝试下keep-alive的缓存实现机制

### `KeepAlive`的基本实现 ###

在Vue3的源码中，`KeepAlive`组件是一个对象，主要包括组件的渲染、缓存处理、props参数的处理和组件卸载过程。

const KeepAliveImpl: ComponentOptions = {
        
      name: `KeepAlive`,
      props: {
        
        include: [String, RegExp, Array],
        exclude: [String, RegExp, Array],
        max: [String, Number]
      },
      setup(props: KeepAliveProps, {
         slots }: SetupContext) {
        
        const cache = new Map()
        const keys = new Set()
    
        onBeforeUnmount(() => {
        
          // 清理所有的缓存
          cache.clear()
          keys.clear()
        })
    
        return () => {
        
          const vnode = slots.default ? slots.default()[0] : null
          // 这里简化了代码，假设vnode一定存在
          const key = vnode.key
          const cachedVNode = cache.get(key)
    
          if (cachedVNode) {
        
            // 缓存命中，直接返回缓存的VNode
            return cachedVNode
          } else {
        
            // 缓存未命中，将VNode加入缓存
            cache.set(key, vnode)
            keys.add(key)
            if (props.max && keys.size > parseInt(props.max as string, 10)) {
        
              // LRU策略
              pruneCacheEntry(keys.values().next().value)
            }
            return vnode
          }
        }
      }
    }

在`setup`函数中，创建了一个用于缓存组件的`Map`对象和一个用于存储所有缓存`key`的`Set`对象。然后返回一个渲染函数，用于实现组件的缓存和渲染。

### 组件渲染 ###

对于`KeepAlive`组件的渲染，其实就是渲染其子组件。这个过程可以简化为：

return () => {
        
      const vnode = slots.default ? slots.default()[0] : null
      return vnode
    }

这里，`slots.default()[0]`就是`KeepAlive`包裹的第一个子组件。`KeepAlive`只是作为一个透明的抽象层，将子组件渲染出来。

### 缓存处理 ###

缓存的处理过程在返回的渲染函数中进行：

return () => {
        
      const vnode = slots.default ? slots.default()[0] : null
      const key = vnode.key
      const cachedVNode = cache.get(key)
    
      if (cachedVNode) {
        
        // 缓存命中，直接返回缓存的VNode
        return cachedVNode
      } else {
        
        // 缓存未命中，将VNode加入缓存
        cache.set(key, vnode)
        keys.add(key)
        if (props.max && keys.size > parseInt(props.max as string, 10)) {
        
          // LRU策略
          pruneCacheEntry(keys.values().next().value)
        }
        return vnode
      }
    }

这里，`vnode.key`就是`KeepAlive`的子组件的唯一标识。通过这个`key`，我们能在`cache`中找到对应的缓存组件，如果找到了，就直接返回缓存组件，否则，就把当前组件加入到缓存中。

### props参数处理 ###

`KeepAlive`组件支持`include`、`exclude`和`max`三个props参数。具体处理过程如下：

// packages/runtime-core/src/components/KeepAlive.ts
    props: {
        
        include: [String, RegExp, Array],
        exclude: [String, RegExp, Array],
        max: [String, Number]
    }
    ...
    return () => {
        
      const vnode = slots.default ? slots.default()[0] : null
      const key = vnode.key
      const cachedVNode = cache.get(key)
      // isMatch实现include、exclude
      if (isMatch(key, props.include) && !isMatch(key, props.exclude)) {
        
        if (cachedVNode) {
        
          // 缓存命中，直接返回缓存的VNode
          return cachedVNode
        } else {
        
          // 缓存未命中，将VNode加入缓存
          cache.set(key, vnode)
          keys.add(key)
          if (props.max && keys.size > parseInt(props.max as string, 10)) {
        
            // LRU策略
            pruneCacheEntry(keys.values().next().value)
          }
          return vnode
        }
      } else {
        
        return vnode
      }
    }

在这里，我们定义了一个辅助函数`isMatch`来检查当前组件的`key`是否符合`include`或`exclude`的规则。只有当组件的`key`符合`include`的规则并且不符合`exclude`的规则时，我们才会将组件加入到缓存中。

### 组件卸载 ###

在组件卸载时，我们需要确保所有的缓存都被正确地清理。这一点是通过`onBeforeUnmount`钩子函数来实现的：

onBeforeUnmount(() => {
        
      cache.forEach((cachedVNode, key) => {
        
        pruneCacheEntry(key)
      })
    })

在这个钩子函数中，我们遍历了所有的缓存，对每一个缓存，都调用了`pruneCacheEntry`函数进行清理。

### LRU缓存策略 ###

`KeepAlive`组件通过`max`属性控制缓存的最大个数，并采用LRU（Least Recently Used）缓存策略来管理缓存。

在缓存过程中，使用一个`Set`对象`keys`来记录缓存的`key`值。当进行缓存时，将`key`添加到`keys`中；当缓存的个数超过`max`时，会进行LRU处理，即删除最久未使用的缓存。

以下是LRU缓存的处理逻辑：

// packages/runtime-core/src/components/KeepAlive.ts
    if (cachedVNode) {
        
        // 缓存命中，执行相应处理逻辑
        // ...
    } else {
        
        // 缓存未命中，添加新的key到缓存
        keys.add(key)
        // 删除最久未使用的key
        if (max && keys.size > parseInt(max as string, 10)) {
        
          pruneCacheEntry(keys.values().next().value)
        }
    }

在缓存命中时，执行相应的处理逻辑；在缓存未命中时，将新的`key`添加到缓存，并检查缓存的个数是否超过`max`。如果超过，则使用`keys.values().next().value`获取最久未使用的`key`，并调用`pruneCacheEntry`函数进行缓存的清理。

通过LRU缓存策略，可以确保缓存的个数不会超过设定的最大值，并删除最久未使用的缓存，以保持缓存的有效性。

### 总结 ###

通过深入源码级别的分析，我们对Vue3中`KeepAlive`组件的实现有了更深入的理解。`KeepAlive`组件的实现逻辑清晰、简洁，很好地体现了Vue的设计思想。它通过将缓存和渲染集成在一个函数中，简化了逻辑，也让组件的使用变得更加简单。同时，通过LRU策略和`include`、`exclude`参数，我们可以灵活地管理组件的缓存，进一步提升应用的性能。`在这里插入代码片`