Vue3源码解析--keep-alive

<keep-alive> 是 Vue 3 中一个非常重要的内置组件，用于缓存动态组件的状态，避免重复渲染和销毁。它通常用于优化性能，尤其是在需要频繁切换组件的场景（如标签页、路由切换等）。本文将从源码层面深入解析 <keep-alive> 的实现原理。

1. <keep-alive> 的基本用法

在 Vue 3 中，<keep-alive> 的使用方式如下：

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<template>
  <keep-alive>
    <component :is="currentComponent"></component>
  </keep-alive>
</template>

<script>
export default {
  data() {
    return {
      currentComponent: 'ComponentA',
    };
  },
};
</script>
  • <keep-alive> 包裹的动态组件会被缓存，当组件切换时，不会触发组件的销毁和重新创建。
  • 缓存的组件会保留其状态（如数据、DOM 状态等）。

2. <keep-alive> 的核心功能

<keep-alive> 的核心功能包括：

  1. 缓存组件实例：将动态组件的实例缓存起来，避免重复渲染。
  2. 生命周期钩子：提供 activated 和 deactivated 钩子，用于监听组件的激活和停用。
  3. LRU 缓存策略：通过 LRU（最近最少使用）算法管理缓存，防止内存泄漏。

3. 源码解析

Vue 3 的 <keep-alive> 源码位于 packages/runtime-core/src/components/KeepAlive.ts。以下是其核心实现逻辑的解析。

3.1 组件定义

<keep-alive> 是一个函数式组件，其定义如下：

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export const KeepAliveImpl: ComponentOptions = {
  name: `KeepAlive`,
  __isKeepAlive: true,

  props: {
    include: [String, RegExp, Array],
    exclude: [String, RegExp, Array],
    max: [String, Number],
  },

  setup(props: KeepAliveProps, { slots }: SetupContext) {
    // 缓存相关的逻辑
  },
};
  • include 和 exclude：用于控制哪些组件需要缓存。
  • max：缓存的最大数量，超过时会使用 LRU 算法淘汰最久未使用的组件。

3.2 缓存管理

<keep-alive> 使用一个 Map 对象来缓存组件实例：

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const cache: Cache = new Map();
const keys: Keys = new Set();
  • cache：用于存储组件实例。
  • keys：用于记录缓存组件的 key，用于实现 LRU 算法。

3.2.1 缓存组件

当组件被渲染时，<keep-alive> 会将其实例缓存起来：

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function cacheVNode(vnode: VNode) {
  const key = vnode.key == null ? comp : vnode.key;
  cache.set(key, vnode);
  keys.add(key);
}
  • vnode.key：组件的唯一标识，用于区分不同的组件实例。
  • 如果缓存数量超过 max，会淘汰最久未使用的组件。

3.2.2 淘汰策略

当缓存数量超过 max 时，<keep-alive> 会使用 LRU 算法淘汰最久未使用的组件：

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function pruneCacheEntry(key: CacheKey) {
  const cached = cache.get(key);
  if (cached) {
    unmount(cached);
    cache.delete(key);
    keys.delete(key);
  }
}
  • unmount：卸载组件实例，触发其生命周期钩子deactivated。

3.3 生命周期钩子

<keep-alive> 通过劫持组件的生命周期钩子，实现了 activated 和 deactivated 钩子。

3.3.1 激活钩子（activated）

当缓存的组件被重新激活时，会触发 activated 钩子：

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function activate(vnode: VNode) {
  if (vnode.shapeFlag & ShapeFlags.COMPONENT_SHOULD_KEEP_ALIVE) {
    vnode.component!.activated();
  }
}
  • vnode.component：组件的实例。
  • activated：组件的激活钩子。

3.3.2 停用钩子（deactivated）

当缓存的组件被停用时，会触发 deactivated钩子：

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function deactivate(vnode: VNode) {
  if (vnode.shapeFlag & ShapeFlags.COMPONENT_SHOULD_KEEP_ALIVE) {
    vnode.component!.deactivated();
  }
}
  • deactivated：组件的停用钩子。

3.4 渲染逻辑

<keep-alive> 的渲染逻辑主要通过 render 函数实现：

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function render() {
  const slot = slots.default();
  const vnode = slot[0];

  if (vnode && vnode.shapeFlag & ShapeFlags.COMPONENT) {
    const key = vnode.key == null ? comp : vnode.key;

    if (cache.has(key)) {
      // 从缓存中获取组件实例
      vnode.component = cache.get(key).component;
      vnode.shapeFlag |= ShapeFlags.COMPONENT_KEPT_ALIVE;
    } else {
      // 缓存新的组件实例
      cacheVNode(vnode);
    }

    vnode.shapeFlag |= ShapeFlags.COMPONENT_SHOULD_KEEP_ALIVE;
  }

  return vnode;
}
  • **slots.default()**：获取默认插槽的内容。
  • vnode.shapeFlag：用于标记组件的类型和状态。
  • 如果组件已经缓存，则直接从缓存中获取实例；否则，缓存新的组件实例。

4. 总结

<keep-alive> 的实现原理可以总结为以下几点：

  1. 缓存管理：通过 Map 对象缓存组件实例，并使用 LRU 算法管理缓存。
  2. 生命周期钩子：通过劫持组件的生命周期钩子，实现 activated 和 deactivated 钩子。
  3. 渲染逻辑：在渲染时，优先从缓存中获取组件实例，避免重复渲染。