完全搞懂Vue中keep-alive的魔法(上)

时间  2019-11-05
标签 完全 vue alive 繁體版
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上一节最后稍微提到了Vue内置组件的相关内容，从这一节开始，将会对某个具体的内置组件进行分析。首先是keep-alive，它是咱们平常开发中常用的组件，咱们在不一样组件间切换时，常常要求保持组件的状态，以免重复渲染组件形成的性能损耗，而keep-alive常常和上一节介绍的动态组件结合起来使用。因为内容过多，keep-alive的源码分析将分为上下两部分，这一节主要围绕keep-alive的首次渲染展开。vue

13.1 基本用法

keep-alive的使用只须要在动态组件的最外层添加标签便可。node

<div id="app">
    <button @click="changeTabs('child1')">child1</button>
    <button @click="changeTabs('child2')">child2</button>
    <keep-alive>
        <component :is="chooseTabs">
        </component>
    </keep-alive>
</div>
var child1 = {
    template: '<div><button @click="add">add</button><p>{{num}}</p></div>',
    data() {
        return {
            num: 1
        }
    },
    methods: {
        add() {
            this.num++
        }
    },
}
var child2 = {
    template: '<div>child2</div>'
}
var vm = new Vue({
    el: '#app',
    components: {
        child1,
        child2,
    },
    data() {
        return {
            chooseTabs: 'child1',
        }
    },
    methods: {
        changeTabs(tab) {
            this.chooseTabs = tab;
        }
    }
})
复制代码

简单的结果以下，动态组件在child1,child2之间来回切换，当第二次切到child1时，child1保留着原来的数据状态，num = 5。react

13.2 从模板编译到生成vnode

按照以往分析的经验，咱们会从模板的解析开始提及，第一个疑问即是：内置组件和普通组件在编译过程有区别吗？答案是没有的，不论是内置的仍是用户定义组件，本质上组件在模板编译成render函数的处理方式是一致的，这里的细节不展开分析，有疑惑的能够参考前几节的原理分析。最终针对keep-alive的render函数的结果以下：算法

with(this){···_c('keep-alive',{attrs:{"include":"child2"}},[_c(chooseTabs,{tag:"component"})],1)}api

有了render函数，接下来从子开始到父会执行生成Vnode对象的过程，_c('keep-alive'···)的处理，会执行createElement生成组件Vnode,其中因为keep-alive是组件，因此会调用createComponent函数去建立子组件Vnode,createComponent以前也有分析过，这个环节和建立普通组件Vnode不一样之处在于，keep-alive的Vnode会剔除多余的属性内容，因为keep-alive除了slot属性以外，其余属性在组件内部并无意义，例如class样式，<keep-alive clas="test"></keep-alive>等，因此在Vnode层剔除掉多余的属性是有意义的。而<keep-alive slot="test">的写法在2.6以上的版本也已经被废弃。(其中abstract做为抽象组件的标志，以及其做用咱们后面会讲到)数组

// 建立子组件Vnode过程
function createComponent(Ctordata,context,children,tag) {
    // abstract是内置组件(抽象组件)的标志
    if (isTrue(Ctor.options.abstract)) {
        // 只保留slot属性，其余标签属性都被移除，在vnode对象上再也不存在
        var slot = data.slot;
        data = {};
        if (slot) {
            data.slot = slot;
        }
    }
}
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13.3 初次渲染

keep-alive之因此特别，是由于它不会重复渲染相同的组件，只会利用初次渲染保留的缓存去更新节点。因此为了全面了解它的实现原理，咱们须要从keep-alive的首次渲染开始提及。缓存

13.3.1 流程图

为了理清楚流程，我大体画了一个流程图，流程图大体覆盖了初始渲染keep-alive所执行的过程，接下来会照着这个过程进行源码分析。bash

和渲染普通组件相同的是，Vue会拿到前面生成的Vnode对象执行真实节点建立的过程，也就是熟悉的patch过程,patch执行阶段会调用createElm建立真实dom，在建立节点途中，keep-alive的vnode对象会被认定是一个组件Vnode,所以针对组件Vnode又会执行createComponent函数，它会对keep-alive组件进行初始化和实例化。app

function createComponent (vnode, insertedVnodeQueue, parentElm, refElm) {
      var i = vnode.data;
      if (isDef(i)) {
        // isReactivated用来判断组件是否缓存。
        var isReactivated = isDef(vnode.componentInstance) && i.keepAlive;
        if (isDef(i = i.hook) && isDef(i = i.init)) {
            // 执行组件初始化的内部钩子 init
          i(vnode, false /* hydrating */);
        }
        if (isDef(vnode.componentInstance)) {
          // 其中一个做用是保留真实dom到vnode中
          initComponent(vnode, insertedVnodeQueue);
          insert(parentElm, vnode.elm, refElm);
          if (isTrue(isReactivated)) {
            reactivateComponent(vnode, insertedVnodeQueue, parentElm, refElm);
          }
          return true
        }
      }
    }
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keep-alive组件会先调用内部钩子init方法进行初始化操做，咱们先看看init过程作了什么操做。dom

// 组件内部钩子
var componentVNodeHooks = {
    init: function init (vnode, hydrating) {
      if (
        vnode.componentInstance &&
        !vnode.componentInstance._isDestroyed &&
        vnode.data.keepAlive
      ) {
        // kept-alive components, treat as a patch
        var mountedNode = vnode; // work around flow
        componentVNodeHooks.prepatch(mountedNode, mountedNode);
      } else {
          // 将组件实例赋值给vnode的componentInstance属性
        var child = vnode.componentInstance = createComponentInstanceForVnode(
          vnode,
          activeInstance
        );
        child.$mount(hydrating ? vnode.elm : undefined, hydrating);
      }
    },
    // 后面分析
    prepatch： function() {}
}
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第一次执行，很明显组件vnode没有componentInstance属性，vnode.data.keepAlive也没有值，因此会调用createComponentInstanceForVnode方法进行组件实例化并将组件实例赋值给vnode的componentInstance属性， 最终执行组件实例的$mount方法进行实例挂载。

createComponentInstanceForVnode就是组件实例化的过程，而组件实例化从系列的第一篇就开始说了，无非就是一系列选项合并，初始化事件，生命周期等初始化操做。

function createComponentInstanceForVnode (vnode, parent) {
    var options = {
      _isComponent: true,
      _parentVnode: vnode,
      parent: parent
    };
    // 内联模板的处理，忽略这部分代码
    ···
    // 执行vue子组件实例化
    return new vnode.componentOptions.Ctor(options)
  }
复制代码
13.3.2 内置组件选项

咱们在使用组件的时候常常利用对象的形式定义组件选项，包括data,method,computed等，并在父组件或根组件中注册。keep-alive一样遵循这个道理，内置两字也说明了keep-alive是在Vue源码中内置好的选项配置，而且也已经注册到全局，这一部分的源码能够参考深刻剖析Vue源码 - Vue动态组件的概念，你会乱吗？小节末尾对内置组件构造器和注册过程的介绍。这一部分咱们重点关注一下keep-alive的具体选项。

// keepalive组件选项
  var KeepAlive = {
    name: 'keep-alive',
    // 抽象组件的标志
    abstract: true,
    // keep-alive容许使用的props
    props: {
      include: patternTypes,
      exclude: patternTypes,
      max: [String, Number]
    },

    created: function created () {
      // 缓存组件vnode
      this.cache = Object.create(null);
      // 缓存组件名
      this.keys = [];
    },

    destroyed: function destroyed () {
      for (var key in this.cache) {
        pruneCacheEntry(this.cache, key, this.keys);
      }
    },

    mounted: function mounted () {
      var this$1 = this;
      // 动态include和exclude
      // 对include exclue的监听
      this.$watch('include', function (val) {
        pruneCache(this$1, function (name) { return matches(val, name); });
      });
      this.$watch('exclude', function (val) {
        pruneCache(this$1, function (name) { return !matches(val, name); });
      });
    },
    // keep-alive的渲染函数
    render: function render () {
      // 拿到keep-alive下插槽的值
      var slot = this.$slots.default;
      // 第一个vnode节点
      var vnode = getFirstComponentChild(slot);
      // 拿到第一个组件实例
      var componentOptions = vnode && vnode.componentOptions;
      // keep-alive的第一个子组件实例存在
      if (componentOptions) {
        // check pattern
        //拿到第一个vnode节点的name
        var name = getComponentName(componentOptions);
        var ref = this;
        var include = ref.include;
        var exclude = ref.exclude;
        // 经过判断子组件是否知足缓存匹配
        if (
          // not included
          (include && (!name || !matches(include, name))) ||
          // excluded
          (exclude && name && matches(exclude, name))
        ) {
          return vnode
        }

        var ref$1 = this;
        var cache = ref$1.cache;
        var keys = ref$1.keys;
        var key = vnode.key == null
          ? componentOptions.Ctor.cid + (componentOptions.tag ? ("::" + (componentOptions.tag)) : '')
          : vnode.key;
          // 再次命中缓存
        if (cache[key]) {
          vnode.componentInstance = cache[key].componentInstance;
          // make current key freshest
          remove(keys, key);
          keys.push(key);
        } else {
        // 初次渲染时，将vnode缓存
          cache[key] = vnode;
          keys.push(key);
          // prune oldest entry
          if (this.max && keys.length > parseInt(this.max)) {
            pruneCacheEntry(cache, keys[0], keys, this._vnode);
          }
        }
        // 为缓存组件打上标志
        vnode.data.keepAlive = true;
      }
      // 将渲染的vnode返回
      return vnode || (slot && slot[0])
    }
  };
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keep-alive选项跟咱们平时写的组件选项仍是基本相似的，惟一的不一样是keep-ailve组件没有用template而是使用render函数。keep-alive本质上只是存缓存和拿缓存的过程，并无实际的节点渲染，因此使用render处理是最优的选择。

13.3.3 缓存vnode

仍是先回到流程图的分析。上面说到keep-alive在执行组件实例化以后会进行组件的挂载。而挂载$mount又回到vm._render(),vm._update()的过程。因为keep-alive拥有render函数，因此咱们能够直接将焦点放在render函数的实现上。

    1. 首先是获取keep-alive下插槽的内容，也就是keep-alive须要渲染的子组件,例子中是chil1 Vnode对象，源码中对应getFirstComponentChild函数
function getFirstComponentChild (children) {
    if (Array.isArray(children)) {
      for (var i = 0; i < children.length; i++) {
        var c = children[i];
        // 组件实例存在，则返回，理论上返回第一个组件vnode
        if (isDef(c) && (isDef(c.componentOptions) || isAsyncPlaceholder(c))) {
          return c
        }
      }
    }
  }

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    1. 判断组件知足缓存的匹配条件，在keep-alive组件的使用过程当中，Vue源码容许咱们是用include, exclude来定义匹配条件，include规定了只有名称匹配的组件才会被缓存，exclude规定了任何名称匹配的组件都不会被缓存。更者，咱们可使用max来限制能够缓存多少匹配实例，而为何要作数量的限制呢？咱们后文会提到。

拿到子组件的实例后，咱们须要先进行是否知足匹配条件的判断,其中匹配的规则容许使用数组，字符串，正则的形式。

var include = ref.include;
var exclude = ref.exclude;
// 经过判断子组件是否知足缓存匹配
if (
    // not included
    (include && (!name || !matches(include, name))) ||
    // excluded
    (exclude && name && matches(exclude, name))
) {
    return vnode
}

// matches
function matches (pattern, name) {
    // 容许使用数组['child1', 'child2']
    if (Array.isArray(pattern)) {
        return pattern.indexOf(name) > -1
    } else if (typeof pattern === 'string') {
        // 容许使用字符串 child1,child2
        return pattern.split(',').indexOf(name) > -1
    } else if (isRegExp(pattern)) {
        // 容许使用正则 /^child{1,2}$/g
        return pattern.test(name)
    }
    /* istanbul ignore next */
    return false
}
复制代码

若是组件不知足缓存的要求，则直接返回组件的vnode,不作任何处理,此时组件会进入正常的挂载环节。

    1. render函数执行的关键一步是缓存vnode,因为是第一次执行render函数，选项中的cache和keys数据都没有值，其中cache是一个空对象，咱们将用它来缓存{ name: vnode }枚举，而keys咱们用来缓存组件名。 所以咱们在第一次渲染keep-alive时，会将须要渲染的子组件vnode进行缓存。
cache[key] = vnode;
    keys.push(key);
复制代码
    1. 将已经缓存的vnode打上标记, 并将子组件的Vnode返回。 vnode.data.keepAlive = true
13.3.4 真实节点的保存

咱们再回到createComponent的逻辑，以前提到createComponent会先执行keep-alive组件的初始化流程，也包括了子组件的挂载。而且咱们经过componentInstance拿到了keep-alive组件的实例，而接下来重要的一步是将真实的dom保存再vnode中。

function createComponent(vnode, insertedVnodeQueue) {
    ···
    if (isDef(vnode.componentInstance)) {
        // 其中一个做用是保留真实dom到vnode中
        initComponent(vnode, insertedVnodeQueue);
        // 将真实节点添加到父节点中
        insert(parentElm, vnode.elm, refElm);
        if (isTrue(isReactivated)) {
            reactivateComponent(vnode, insertedVnodeQueue, parentElm, refElm);
        }
        return true
    }
}
复制代码

insert的源码不列举出来，它只是简单的调用操做dom的api,将子节点插入到父节点中，咱们能够重点看看initComponent关键步骤的逻辑。

function initComponent() {
    ···
    // vnode保留真实节点
    vnode.elm = vnode.componentInstance.$el;
    ···
}
复制代码

所以，咱们很清晰的回到以前遗留下来的问题，为何keep-alive须要一个max来限制缓存组件的数量。缘由就是keep-alive缓存的组件数据除了包括vnode这一描述对象外，还保留着真实的dom节点,而咱们知道真实节点对象是庞大的，因此大量保留缓存组件是耗费性能的。所以咱们须要严格控制缓存的组件数量，而在缓存策略上也须要作优化，这点咱们在下一篇文章也继续提到。

因为isReactivated为false,reactivateComponent函数也不会执行。至此keep-alive的初次渲染流程分析完毕。

若是忽略步骤的分析，只对初次渲染流程作一个总结：内置的keep-alive组件，让子组件在第一次渲染的时候将vnode和真实的elm进行了缓存。

13.4 抽象组件

这一节的最后顺便提一下上文提到的抽象组件的概念。Vue提供的内置组件都有一个描述组件类型的选项，这个选项就是{ astract: true },它代表了该组件是抽象组件。什么是抽象组件，为何要有这一类型的区别呢？我以为归根究底有两个方面的缘由。

    1. 抽象组件没有真实的节点，它在组件渲染阶段不会去解析渲染成真实的dom节点，而只是做为中间的数据过渡层处理，在keep-alive中是对组件缓存的处理。
    1. 在咱们介绍组件初始化的时候曾经说到父子组件会显式的创建一层关系，这层关系奠基了父子组件之间通讯的基础。咱们能够再次回顾一下initLifecycle的代码。
Vue.prototype._init = function() {
    ···
    var vm = this;
    initLifecycle(vm)
}

function initLifecycle (vm) {
    var options = vm.$options;
    
    var parent = options.parent;
    if (parent && !options.abstract) {
        // 若是有abstract属性，一直往上层寻找，直到不是抽象组件
      while (parent.$options.abstract && parent.$parent) {
        parent = parent.$parent;
      }
      parent.$children.push(vm);
    }
    ···
  }
复制代码

子组件在注册阶段会把父实例挂载到自身选项的parent属性上，在initLifecycle过程当中，会反向拿到parent上的父组件vnode,并为其$children属性添加该子组件vnode,若是在反向找父组件的过程当中，父组件拥有abstract属性，便可断定该组件为抽象组件，此时利用parent的链条往上寻找，直到组件不是抽象组件为止。initLifecycle的处理，让每一个组件都能找到上层的父组件以及下层的子组件，使得组件之间造成一个紧密的关系树。

有了第一次的缓存处理，当第二次渲染组件时，keep-alive又会有哪些魔法的存在呢，以前留下的缓存优化又是什么？这些都会在下一小节一一解开。


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