一、前言
本文介绍的内容包括：
keep-alive用法：动态组件&vue-router
keep-alive源码解析
keep-alive组件及其包裹组件的钩子
keep-alive组件及其包裹组件的渲染
二、keep-alive介绍与应用
2.1 keep-alive是什么
keep-alive是一个抽象组件：它自身不会渲染一个DOM元素，也不会出现在父组件链中；使用keep-alive包裹动态组件时，会缓存不活动的组件实例，而不是销毁它们。
一个场景
用户在某个列表页面选择筛选条件过滤出一份数据列表，由列表页面进入数据详情页面，再返回该列表页面，我们希望：列表页面可以保留用户的筛选（或选中）状态。
keep-alive就是用来解决这种场景。当然keep-alive不仅仅是能够保存页面/组件的状态这么简单，它还可以避免组件反复创建和渲染，有效提升系统性能。总的来说，keep-alive用于保存组件的渲染状态。
keep-alive用法
在动态组件中的应用
<keep-alive:include="whiteList":exclude="blackList":max="amount"><component:is="currentComponent"></component></keep-alive>
在vue-router中的应用
<keep-alive:include="whiteList":exclude="blackList":max="amount"><router-view></router-view></keep-alive>
include定义缓存白名单，keep-alive会缓存命中的组件；exclude定义缓存黑名单，被命中的组件将不会被缓存；max定义缓存组件上限，超出上限使用LRU的策略置换缓存数据。
内存管理的一种页面置换算法，对于在内存中但又不用的数据块（内存块）叫做LRU，操作系统会根据哪些数据属于LRU而将其移出内存而腾出空间来加载另外的数据。
三、源码剖析
keep-alive.js内部还定义了一些工具函数，我们按住不动，先看它对外暴露的对象
// src/core/components/keep-alive.jsexport default{name:'keep-alive',abstract:true,// 判断当前组件虚拟dom是否渲染成真实dom的关键props:{include:patternTypes,// 缓存白名单exclude:patternTypes,// 缓存黑名单max:[String,Number]// 缓存的组件},created(){this.cache=Object.create(null)// 缓存虚拟domthis.keys=[]// 缓存的虚拟dom的键集合},destroyed(){for(constkeyinthis.cache){// 删除所有的缓存pruneCacheEntry(this.cache,key,this.keys)}},mounted(){// 实时监听黑白名单的变动this.$watch('include',val=>{pruneCache(this,name=>matched(val,name))})this.$watch('exclude',val=>{pruneCache(this,name=>!matches(val,name))})},render(){// 先省略...}}
可以看出，与我们定义组件的过程一样，先是设置组件名为keep-alive，其次定义了一个abstract属性，值为true。这个属性在vue的官方教程并未提及，却至关重要，后面的渲染过程会用到。props属性定义了keep-alive组件支持的全部参数。
keep-alive在它生命周期内定义了三个钩子函数：
created
初始化两个对象分别缓存VNode(虚拟DOM)和VNode对应的键集合
destroyed
删除this.cache中缓存的VNode实例。我们留意到，这不是简单地将this.cache置为null，而是遍历调用pruneCacheEntry函数删除。
// src/core/components/keep-alive.jsfunctionpruneCacheEntry(cache:VNodeCache,key:string,keys:Array<string>,
current?: VNode
) {constcached=cache[key]if(cached&&(!current||cached.tag!==current.tag)){cached.componentInstance.$destroyed()// 执行组件的destroy钩子函数}cache[key]=nullremove(keys,key)}
删除缓存的VNode还要对应组件实例的destory钩子函数
mounted
在mounted这个钩子中对include和exclude参数进行监听，然后实时地更新（删除）this.cache对象数据。pruneCache函数的核心也是去调用pruneCacheEntry
functionpruneCache(keepAliveInstance:any,filter:Function){const{cache,keys,_vnode}=keepAliveInstancefor(constkeyincache){constcachedNode:?VNode=cache[key]if(cachedNode){constname:?string=getComponentName(cachedNode.componentOptions)if(name&&!filter(name)){pruneCacheEntry(cache,key,keys,_vnode)}}}}
render
render(){constslot=this.$slots.defalutconstvnode:VNode=getFirstComponentChild(slot)// 找到第一个子组件对象constcomponentOptions:?VNodeComponentOptions=vnode&&vnode.componentOptionsif(componentOptions){// 存在组件参数// check patternconstname:?string=getComponentName(componentOptions)// 组件名const{include,exclude}=thisif(// 条件匹配// not included（include&&(!name||!matches(include,name))）||// excluded(exclude&&name&&matches(exclude,name))){returnvnode}const{cache,keys}=this// 定义组件的缓存keyconstkey:?string=vnode.key===null?componentOptions.Ctor.cid+(componentOptions.tag?`::${componentOptions.tag}`:''):vnode.keyif(cache[key]){// 已经缓存过该组件vnode.componentInstance=cache[key].componentInstanceremove(keys,key)keys.push(key)// 调整key排序}else{cache[key]=vnode//缓存组件对象keys.push(key)if(this.max&&keys.length>parseInt(this.max)){//超过缓存数限制，将第一个删除pruneCacheEntry(cahce,keys[0],keys,this._vnode)}}vnode.data.keepAlive=true//渲染和执行被包裹组件的钩子函数需要用到}returnvnode||(slot&&slot[0])}
第一步：获取keep-alive包裹着的第一个子组件对象及其组件名；
第二步：根据设定的黑白名单（如果有）进行条件匹配，决定是否缓存。不匹配，直接返回组件实例（VNode），否则执行第三步；
第三步：根据组件ID和tag生成缓存Key，并在缓存对象中查找是否已缓存过该组件实例。如果存在，直接取出缓存值并更新该key在this.keys中的位置（更新key的位置是实现LRU置换策略的关键），否则执行第四步；
第四步：在this.cache对象中存储该组件实例并保存key值，之后检查缓存的实例数量是否超过max设置值，超过则根据LRU置换策略删除最近最久未使用的实例（即是下标为0的那个key）;
第五步：最后并且很重要，将该组件实例的keepAlive属性值设置为true。
四、重头戏：渲染
4.1 Vue的渲染过程
借助一张图看下Vue渲染的整个过程：
vue渲染过程.png
Vue的渲染是从图中render阶段开始的，但keep-alive的渲染是在patch阶段，这是构建组件树（虚拟DOM树），并将VNode转换成真正DOM节点的过程。
简单描述从render到patch的过程
我们从最简单的new Vue开始：
importAppfrom'./App.vue'newVue({render:h=>h(App)}).$mount('#app')
Vue在渲染的时候先调用原型上的_render函数将组件对象转化成一个VNode实例；而_render是通过调用createElement和createEmptyVNode两个函数进行转化；
createElement的转化过程会根据不同的情形选择new VNode或者调用createComponent函数做VNode实例化；
完成VNode实例化后，这时候Vue调用原型上的_update函数把VNode渲染成真实DOM，这个过程又是通过调用patch函数完成的（这就是patch阶段了）
用一张图表达：
渲染过程.png
4.2 keep-alive组件的渲染
我们用过keep-alive都知道，它不会生成真正的DOM节点，这是怎么做到的？
// src/core/instance/lifecycle.jsexportfunctioninitLifecycle(vm:Component){constoptions=vm.$options// 找到第一个非abstract父组件实例letparent=options.parentif(parent&&!options.abstract){while(parent.$options.abstract&&parent.$parent){parent=parent.$parent}parent.$children.push(vm)}vm.$parent=parent// ...}
Vue在初始化生命周期的时候，为组件实例建立父子关系会根据abstract属性决定是否忽略某个组件。在keep-alive中，设置了abstract:true，那Vue就会跳过该组件实例。
最后构建的组件树中就不会包含keep-alive组件，那么由组件树渲染成的DOM树自然也不会有keep-alive相关的节点了。
keep-alive包裹的组件是如何使用缓存的？
在patch阶段，会执行createComponent函数：
// src/core/vdom/patch.jsfunction createComponent(vnode,insertedVnodeQueue,parentElm,refElm){leti=vnode.dataif(isDef(i)){constisReactivated=isDef(vnode.componentInstance)&&i.keepAliveif(isDef(i=i.hook)&&isDef(i=i.init)){i(vnode,false)}if(isDef(vnode.componentInstance)){initComponent(vnode,insertedVnodeQueue)insert(parentElem,vnode.elem,refElem)// 将缓存的DOM(vnode.elem) 插入父元素中if(isTrue(isReactivated)){reactivateComponent(vnode,insertedVnodeQueue,parentEle,refElm)}returntrue}}}
在首次加载被包裹组建时，由keep-alive.js中的render函数可知，vnode.componentInstance的值是undfined，keepAlive的值是true，因为keep-alive组件作为父组件，它的render函数会先于被包裹组件执行；那么只执行到i(vnode,false)，后面的逻辑不执行；
再次访问被包裹组件时，vnode.componentInstance的值就是已经缓存的组件实例，那么会执行insert(parentElm, vnode.elm, refElm)逻辑，这样就直接把上一次的DOM插入到父元素中。
五、不可忽视：钩子函数
5.1 只执行一次的钩子
一般的组件，每一次加载都会有完整的生命周期，即生命周期里面对于的钩子函数都会被触发，为什么被keep-alive包裹的组件却不是呢？
被缓存的组件实例会为其设置keepAlive= true，而在初始化组件钩子函数中：
// src/core/vdom/create-component.jsconstcomponentVNodeHooks={init(vnode:VNodeWithData,hydrating:boolean):?boolean{if(vnode.componentInstance&&!vnode.componentInstance._isDestroyed&&vnode.data.keepAlive){// keep-alive components, treat as a patchconstmountedNode:any=vnode componentVNodeHooks.prepatch(mountedNode,mountedNode)}else{constchild=vnode.componentInstance=createComponentInstanceForVnode(vnode,activeInstance)}}}
可以看出，当vnode.componentInstance和keepAlive同时为true时，不再进入$mount过程，那mounted之前的所有钩子函数（beforeCreate、created、mounted）都不再执行。
5.2 可重复的activated
在patch的阶段，最后会执行invokeInsertHook函数，而这个函数就是去调用组件实例（VNode）自身的insert钩子：
// src/core/vdom/patch.jsfunction invokeInsertHook(vnode,queue,initial){if(isTrue(initial)&&isDef(vnode.parent)){vnode.parent.data,pendingInsert=queue}else{for(let i=0;i<queue.length;++i){queue[i].data.hook.insert(queue[i])// 调用VNode自身的insert钩子函数}}}
再看insert钩子：
constcomponentVNodeHooks={// init()insert(vnode:MountedComponentVNode){const{context,componentInstance}=vnodeif(!componentInstance._isMounted){componentInstance._isMounted=truecallHook(componentInstance,'mounted')}if(vnode.data.keepAlive){if(context._isMounted){queueActivatedComponent(componentInstance)}else{activateChildComponent(componentInstance,true/* direct */)}}// ...}}
在这个钩子里面，调用了activateChildComponent函数递归地去执行所有子组件的activated钩子函数：
// src/core/instance/lifecycle.jsexportfunctionactivateChildComponent(vm:Component,direct?:boolean){if(direct){vm._directInactive=falseif(isInInactiveTree(vm)){return}}elseif(vm._directInactive){return}if(vm._inactive||vm._inactive===null){vm._inactive=falsefor(leti=0;i<vm.$children.length;i++){activateChildComponent(vm.$children[i])}callHook(vm,'activated')}}
相反地，deactivated钩子函数也是一样的原理，在组件实例（VNode）的destroy钩子函数中调用deactivateChildComponent函数。
参考
