vue3学习源码笔记（小白入门系列）------KeepAlive 原理

说明

Vue 内置了 KeepAlive 组件，实现缓存多个组件实例切换时，完成对卸载组件实例的缓存，从而使得组件实例在来会切换时不会被重复创建。

<template>
  <KeepAlive> 
    <component :is="xxx" /> 
  </KeepAlive>
</template>

当动态组件在随着 xxx 变化时，如果没有 KeepAlive 做缓存，那么组件在来回切换时就会进行重复的实例化，这里就是通过 KeepAlive 实现了对不活跃组件的缓存，只有第一次加载会初始化 instance，后续会使用 缓存的 vnode 再强制patch 下 防止遗漏 有 组件 props 导致的更新，省略了（初始化 instance 和 全量生成组件dom 结构的过程）。

组件是如何被缓存的，什么时候被激活

先得看下 KeepAlive 的实现 ，它本身是一个抽象组件，会将子组件渲染出来

const KeepAliveImpl = {
  // 组件名称
  name: `KeepAlive`,
  // 区别于其他组件的标记
  __isKeepAlive: true,
  // 组件的 props 定义
  props: {
    include: [String, RegExp, Array],
    exclude: [String, RegExp, Array],
    max: [String, Number]
  },
  setup(props, {slots}) {
    // ...
    // setup 返回一个函数 就是 组件的render 函数 
    return () => {
      // ...
    }
  }

每次 子组件改变 就会触发 render 函数

看下 render 函数的详情

const KeepAliveImpl = {
    
     //...
  
    // cache sub tree after render
    let pendingCacheKey: CacheKey | null = null
    const cacheSubtree = () => {
      // fix #1621, the pendingCacheKey could be 0
      if (pendingCacheKey != null) {
        cache.set(pendingCacheKey, getInnerChild(instance.subTree))
      }
    }
    onMounted(cacheSubtree)
    onUpdated(cacheSubtree)

    onBeforeUnmount(() => {
      cache.forEach(cached => {
        const { subTree, suspense } = instance
        const vnode = getInnerChild(subTree)
        if (cached.type === vnode.type && cached.key === vnode.key) {
          // current instance will be unmounted as part of keep-alive's unmount
          resetShapeFlag(vnode)
          // but invoke its deactivated hook here
          const da = vnode.component!.da
          da && queuePostRenderEffect(da, suspense)
          return
        }
        unmount(cached)
      })
    })
  // ...
  setup(props, { slot }) {
    // ...
    return () => {
      // 记录需要被缓存的 key
      pendingCacheKey = null
      // ...
      // 获取子节点
      const children = slots.default()
      const rawVNode = children[0]
      if (children.length > 1) {
        // 子节点数量大于 1 个，不会进行缓存，直接返回
        current = null
        return children
      } else if (
        !isVNode(rawVNode) ||
        (!(rawVNode.shapeFlag & ShapeFlags.STATEFUL_COMPONENT) &&
          !(rawVNode.shapeFlag & ShapeFlags.SUSPENSE))
      ) {
        current = null
        return rawVNode
      }
      // suspense 特殊处理，正常节点就是返回节点 vnode
      let vnode = getInnerChild(rawVNode)
      const comp = vnode.type
    
      // 获取 Component.name 值
      const name = getComponentName(isAsyncWrapper(vnode) ? vnode.type.__asyncResolved || {} : comp)
      // 获取 props 中的属性
      const { include, exclude, max } = props
      // 如果组件 name 不在 include 中或者存在于 exclude 中，则直接返回
      if (
        (include && (!name || !matches(include, name))) ||
        (exclude && name && matches(exclude, name))
      ) {
        current = vnode
        return rawVNode
      }
      
      // 缓存相关，定义缓存 key
      const key = vnode.key == null ? comp : vnode.key
      // 从缓存中取值
      const cachedVNode = cache.get(key)
    
      // clone vnode，因为需要重用
      if (vnode.el) {
        vnode = cloneVNode(vnode)
        if (rawVNode.shapeFlag & ShapeFlags.SUSPENSE) {
          rawVNode.ssContent = vnode
        }
      }
      // 给 pendingCacheKey 赋值，将在 beforeMount/beforeUpdate 中被使用
      pendingCacheKey = key
      // 如果存在缓存的 vnode 元素
      if (cachedVNode) {
        // 复制挂载状态
        // 复制 DOM
        vnode.el = cachedVNode.el
        // 复制 component
        vnode.component = cachedVNode.component
        
        // 增加 shapeFlag 类型 COMPONENT_KEPT_ALIVE
        vnode.shapeFlag |= ShapeFlags.COMPONENT_KEPT_ALIVE
        // 把缓存的 key 移动到到队首
        keys.delete(key)
        keys.add(key)
      } else {
        // 如果缓存不存在，则添加缓存
        keys.add(key)
        // 如果超出了最大的限制，则移除最早被缓存的值
        if (max && keys.size > parseInt(max as string, 10)) {
          pruneCacheEntry(keys.values().next().value)
        }
      }
      // 增加 shapeFlag 类型 COMPONENT_SHOULD_KEEP_ALIVE，避免被卸载
      vnode.shapeFlag |= ShapeFlags.COMPONENT_SHOULD_KEEP_ALIVE
    
      current = vnode
      // 返回 vnode 节点
      return isSuspense(rawVNode.type) ? rawVNode : vnode
    }
  }
}

props.max 会确定 缓存组件的最大数量 默认没有上限，但是组件会占用内存 所以并不是 max越大越好
props.include 表示包含哪些组件可被缓存
props.exclude 表示排除那些组件

组件缓存的时机：
组件切换的时候 会保存 上一个组件的vnode 到 cache Map 中 key 是 vnode.key

组件卸载时机：
缓存组件数量超过max，会删除活跃度最低的缓存组件，或者 整个KeepAlive 组件被unmount的时候

对于KeepAlive 中组件 如何完成激活的

当 component 动态组件 is 参数发生改变时 ，

执行 KeepAlive组件 componentUpdateFn 就会执行 上一步的render 函数 会 生成 新的vnode （
然后再 走 patch
再走到 processComponent

再看下 processComponent中 针对 vnode.shapeFlag 为COMPONENT_KEPT_ALIVE（在keepalive render 函数中 组件类型 会被设置成COMPONENT_KEPT_ALIVE ） 有特殊处理

其中 parentComponent 其实指向的是 KeepAlive 组件， 得出 processComponent 实际调用的是 KeepAlive 组件上下文中的 activate 方法 去做挂载操作

 sharedContext.activate = (vnode, container, anchor, isSVG, optimized) => {
      const instance = vnode.component!
      // 先直接将 
      move(vnode, container, anchor, MoveType.ENTER, parentSuspense)
      // in case props have changed
      patch(
        instance.vnode,
        vnode,
        container,
        anchor,
        instance,
        parentSuspense,
        isSVG,
        vnode.slotScopeIds,
        optimized
      )
      queuePostRenderEffect(() => {
        instance.isDeactivated = false
        if (instance.a) {
          invokeArrayFns(instance.a)
        }
        const vnodeHook = vnode.props && vnode.props.onVnodeMounted
        if (vnodeHook) {
          invokeVNodeHook(vnodeHook, instance.parent, vnode)
        }
      }, parentSuspense)

      if (__DEV__ || __FEATURE_PROD_DEVTOOLS__) {
        // Update components tree
        devtoolsComponentAdded(instance)
      }
    }

先直接将缓存的dom 先挂载到 container 下面（节约了 重新生成dom的 时间 ），在强制patch 一下 避免遗漏 有props 改变引发的更新。这时候 缓存的组件就被激活了。

对于KeepAlive 中组件 如何完成休眠的

<template>
  <KeepAlive> 
    <component :is="xxx" /> 
  </KeepAlive>
</template>

is 发生改变 会导致 上一次的组件执行unmount 操作

const unmount = (vnode, parentComponent, parentSuspense, doRemove = false) => {
  // ...
  const { shapeFlag  } = vnode
  if (shapeFlag & ShapeFlags.COMPONENT_SHOULD_KEEP_ALIVE) {
    ;(parentComponent!.ctx as KeepAliveContext).deactivate(vnode)
    return
  }
  // ...
}

同理 也会走到。keepalive 上下文中的 deactivate 方法

sharedContext.deactivate = (vnode: VNode) => {
      const instance = vnode.component!
      move(vnode, storageContainer, null, MoveType.LEAVE, parentSuspense)
      queuePostRenderEffect(() => {
        if (instance.da) {
          invokeArrayFns(instance.da)
        }
        const vnodeHook = vnode.props && vnode.props.onVnodeUnmounted
        if (vnodeHook) {
          invokeVNodeHook(vnodeHook, instance.parent, vnode)
        }
        instance.isDeactivated = true
      }, parentSuspense)

      if (__DEV__ || __FEATURE_PROD_DEVTOOLS__) {
        // Update components tree
        devtoolsComponentAdded(instance)
      }
    }

卸载态函数 deactivate 核心工作就是将页面中的 DOM 移动到一个隐藏不可见的容器 storageContainer 当中，这样页面中的元素就被移除了。当这一切都执行完成后，最后再通过 queuePostRenderEffect 函数，将用户定义的 onDeactivated 钩子放到状态更新流程后

总结

1.组件是通过类似于 LRU 的缓存机制来缓存的，并为缓存的组件 vnode 的 shapeFlag 属性打上 COMPONENT_KEPT_ALIVE 属性，当组件在 processComponent 挂载时，如果存在COMPONENT_KEPT_ALIVE 属性，则会执行激活函数，激活函数内执行具体的缓存节点挂载逻辑。

2.缓存不是越多越好，因为所有的缓存节点都会被存在 cache 中，如果过多，则会增加内存负担。

3.丢弃的方式就是在缓存重新被激活时，之前缓存的 key 会被重新添加到队首，标记为最近的一次缓存，如果缓存的实例数量即将超过指定的那个最大数量，则最久没有被访问的缓存实例将被丢弃。