深入分析 Vue 3 源码中 `keep-alive` 组件的实现,以及它如何通过 `Map` 缓存组件实例?

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-aliverender 函数主要做了以下几件事情:

  1. 获取 keep-alive 的配置项: 包括 includeexcludemax 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。

  2. 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。

  3. 判断子组件是否需要被缓存: 根据 includeexclude 属性,判断子组件是否需要被缓存。

  4. 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。

  5. 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
  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。

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(includeexcludemax)。
2 获取 keep-alive 的子组件。
3 判断子组件是否需要被缓存(根据 includeexclude 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。

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。

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、includeexclude 属性:灵活控制缓存

keep-alive 提供了 includeexclude 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 includeexclude 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 includeexclude 属性中,那么该组件不会被缓存。

下面我们来看一些 includeexclude 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 ComponentAComponentB 的组件。

七、总结:keep-alive 的精髓

总而言之,keep-alive 的精髓在于:

  1. 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。

  2. 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。

  3. 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。

  4. includeexclude 属性: keep-alive 提供了 includeexclude 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!

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注