各位观众，晚上好！我是今天的讲师，很高兴能和大家一起扒一扒 Vue 3 源码中 keep-alive 这个“老顽童”的底裤，看看它到底是怎么玩转组件缓存的。
说起 keep-alive，相信大家都不陌生，它是 Vue 中一个非常实用的内置组件，能让我们在组件切换时，保留组件的状态，避免重复渲染，提升用户体验。 那么，keep-alive 究竟是如何实现的呢？ 它又是怎么用 Map 来缓存组件实例的呢？ 别急，咱们这就一层一层地剥开它的“洋葱皮”。
一、keep-alive 的基本原理：VNode 的乾坤大挪移
keep-alive 的核心思想是：当组件被包裹在 keep-alive 中时，在组件切换时，不是真正地销毁组件，而是将组件的 VNode 缓存起来，下次再需要这个组件时，直接从缓存中取出 VNode，重新渲染到页面上。
这个过程有点像武侠小说里的“乾坤大挪移”，keep-alive 就是那个张无忌，它把组件的 VNode 从一个地方“挪移”到另一个地方，从而实现了组件状态的保存。
二、keep-alive 的源码结构：迷宫一样的 render 函数
要深入了解 keep-alive 的实现，我们首先需要找到它的源码。 keep-alive 的源码位于 Vue 3 源码的 packages/runtime-core/src/components/KeepAlive.ts 文件中。
打开这个文件，你会发现，keep-alive 的核心代码都在它的 render 函数里。 这个 render 函数的代码量比较大，而且逻辑也比较复杂，就像一个迷宫一样，让人摸不着头脑。
别担心，我们不会迷失在这个迷宫里。 我们会一步一步地分析这个 render 函数，揭开 keep-alive 的神秘面纱。
三、render 函数的流程：步步惊心
keep-alive 的 render 函数主要做了以下几件事情：
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获取
keep-alive的配置项： 包括include、exclude、max等属性。 这些属性用于控制哪些组件需要被缓存，哪些组件不需要被缓存，以及最多缓存多少个组件。 -
获取
keep-alive的子组件：keep-alive只能包裹一个子组件，如果包裹了多个子组件，会发出警告。 -
判断子组件是否需要被缓存： 根据
include和exclude属性，判断子组件是否需要被缓存。 -
从缓存中查找子组件的 VNode： 如果子组件需要被缓存，那么就从缓存中查找子组件的 VNode。
-
如果缓存中存在子组件的 VNode：
- 直接使用缓存中的 VNode，并将组件实例移动到缓存的尾部，更新 LRU（Least Recently Used，最近最少使用） 算法。
- 更新组件的
props。
-
如果缓存中不存在子组件的 VNode：
- 创建子组件的 VNode。
- 将子组件的 VNode 缓存起来。
- 如果缓存的组件数量超过了
max属性，那么就移除最久没有使用的组件。
-
返回子组件的 VNode。
下面我们用一个表格来总结一下 render 函数的流程：
| 步骤 | 描述 |
|---|---|
| 1 | 获取 keep-alive 的配置项（include、exclude、max）。 |
| 2 | 获取 keep-alive 的子组件。 |
| 3 | 判断子组件是否需要被缓存（根据 include 和 exclude 属性）。 |
| 4 | 从缓存中查找子组件的 VNode。 |
| 5 | 如果缓存中存在子组件的 VNode：使用缓存中的 VNode，更新 LRU 算法，更新组件的 props。 |
| 6 | 如果缓存中不存在子组件的 VNode：创建子组件的 VNode，将子组件的 VNode 缓存起来，如果缓存的组件数量超过了 max 属性，那么就移除最久没有使用的组件。 |
| 7 | 返回子组件的 VNode。 |
四、Map 的妙用：缓存组件实例的秘密武器
keep-alive 使用 Map 来缓存组件实例。 Map 是一种键值对的数据结构，可以用来存储任意类型的数据。
在 keep-alive 中，Map 的键是组件的 name 属性，值是组件的 VNode。 这样，我们就可以通过组件的 name 属性，快速地从缓存中找到对应的 VNode。
keep-alive 内部维护了以下几个重要的数据结构：
cache: 一个Map对象，用于存储缓存的 VNode。 键是组件的name属性，值是组件的 VNode。keys: 一个数组，用于存储缓存的 VNode 的键（即组件的name属性）。 这个数组用于实现 LRU 算法。pruneCache: 一个函数，用于移除最久没有使用的组件。
下面我们来看一段 keep-alive 源码中关于缓存的代码：
// packages/runtime-core/src/components/KeepAlive.ts
const KeepAliveImpl: ComponentOptions = {
// ...
setup(_props, { slots }) {
const instance = currentInstance!
// KeepAlive communicates with the rendered component via the "vnode" hook.
// Component provides:
// - actual instance: vm.$.subTree
// - re-use context: vm.$.ctx
// msrgs: 组件的 name
const cache: Cache = new Map()
const keys: Keys = new Set()
let current: VNode | null = null
const cacheSubtree = () => {
// ...
// 缓存组件
cache.set(name, vnode)
keys.add(name)
// prune oldest entry
if (max && keys.size > parseInt(max, 10)) {
pruneCacheEntry(keys.values().next().value)
}
}
const pruneCacheEntry = (key: CacheKey) => {
const cached = cache.get(key)
// 调用组件的 unmount 钩子函数
if (!cached) {
return
}
// ...
cache.delete(key)
keys.delete(key)
}
return () => {
// ...
}
}
}在上面的代码中，我们可以看到，keep-alive 使用 cache.set(name, vnode) 来缓存组件的 VNode，使用 cache.get(name) 来从缓存中获取组件的 VNode。
五、LRU 算法：保证缓存的效率
keep-alive 使用 LRU（Least Recently Used，最近最少使用） 算法来保证缓存的效率。 LRU 算法是一种常用的缓存淘汰算法，它的基本思想是：如果一个数据最近被访问过，那么它将来被访问的可能性也比较大，所以应该保留在缓存中； 如果一个数据最近没有被访问过，那么它将来被访问的可能性也比较小，所以应该从缓存中移除。
在 keep-alive 中，keys 数组用于实现 LRU 算法。 当我们访问一个组件时，我们会将该组件的 name 属性移动到 keys 数组的尾部。 这样，keys 数组的头部就是最久没有使用的组件，尾部就是最近使用的组件。
当缓存的组件数量超过了 max 属性时，keep-alive 会移除 keys 数组头部的组件，也就是最久没有使用的组件。
六、include 和 exclude 属性：灵活控制缓存
keep-alive 提供了 include 和 exclude 属性，用于灵活控制哪些组件需要被缓存，哪些组件不需要被缓存。
include属性：指定需要被缓存的组件的name属性。 只有name属性在include属性中的组件才会被缓存。include属性可以是字符串、正则表达式或数组。exclude属性：指定不需要被缓存的组件的name属性。 只有name属性不在exclude属性中的组件才会被缓存。exclude属性可以是字符串、正则表达式或数组。
如果同时指定了 include 和 exclude 属性，那么 exclude 属性的优先级高于 include 属性。 也就是说，如果一个组件的 name 属性同时在 include 和 exclude 属性中，那么该组件不会被缓存。
下面我们来看一些 include 和 exclude 属性的例子：
include="ComponentA"：只缓存name属性为ComponentA的组件。exclude="ComponentB"：不缓存name属性为ComponentB的组件。include="/^Component/"：缓存所有name属性以Component开头的组件。exclude="[ 'ComponentA', 'ComponentB' ]"：不缓存name属性为ComponentA或ComponentB的组件。
七、总结：keep-alive 的精髓
总而言之，keep-alive 的精髓在于：
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VNode 的缓存和复用：
keep-alive不是真正地销毁组件，而是将组件的 VNode 缓存起来，下次再需要这个组件时，直接从缓存中取出 VNode，重新渲染到页面上。 -
Map的妙用：keep-alive使用Map来缓存组件实例，通过组件的name属性，快速地从缓存中找到对应的 VNode。 -
LRU 算法：
keep-alive使用 LRU 算法来保证缓存的效率，移除最久没有使用的组件。 -
include和exclude属性：keep-alive提供了include和exclude属性，用于灵活控制哪些组件需要被缓存，哪些组件不需要被缓存。
希望通过今天的讲解，大家对 keep-alive 的实现有了更深入的了解。 掌握了 keep-alive 的原理，我们就能更好地使用它，提升 Vue 应用的性能和用户体验。
感谢大家的观看！ 祝大家编程愉快！