keep-alive

是一个内置组件，用于缓存动态组件或组件的状态，以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中（如 Tab 切换、路由切换等）。

export default {
  name: "keep-alive",
  abstract: true,

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

  created() {
    this.cache = Object.create(null); // 缓存在内存中
    this.keys = [];
  },

  destroyed() {
    for (const key in this.cache) {
      pruneCacheEntry(this.cache, key, this.keys);
    }
  },

  mounted() {
    this.$watch("include", (val) => {
      pruneCache(this, (name) => matches(val, name));
    });
    this.$watch("exclude", (val) => {
      pruneCache(this, (name) => !matches(val, name));
    });
  },

  render() {
    const slot = this.$slots.default;
    const vnode: VNode = getFirstComponentChild(slot); // 获取子组件的 VNode
    const componentOptions: ?VNodeComponentOptions =
      vnode && vnode.componentOptions;
    if (componentOptions) {
      // check pattern
      const name: ?string = getComponentName(componentOptions);
      const { include, exclude } = this;
      if (
        // not included
        (include && (!name || !matches(include, name))) ||
        // excluded
        (exclude && name && matches(exclude, name))
      ) {
        return vnode;
      }

      const { cache, keys } = this;
      const key: ?string =
        vnode.key == null
          ? // same constructor may get registered as different local components
            // so cid alone is not enough (#3269)
            componentOptions.Ctor.cid +
            (componentOptions.tag ? `::${componentOptions.tag}` : "")
          : vnode.key; // 获取子组件的 key
      if (cache[key]) {
        vnode.componentInstance = cache[key].componentInstance;
        // make current key freshest
        remove(keys, key);
        keys.push(key);
      } else {
        cache[key] = vnode;
        keys.push(key);
        // prune oldest entry
        if (this.max && keys.length > parseInt(this.max)) {
          pruneCacheEntry(cache, keys[0], keys, this._vnode);
        }
      }

      vnode.data.keepAlive = true;
    }
    return vnode || (slot && slot[0]);
  },
};

1. 渲染逻辑

• 在 render 函数中， 会获取子组件的 key，并检查是否已经缓存。

• 如果已经缓存，则直接从 cache 中取出组件实例。

• 如果没有缓存，则创建新的组件实例，并将其存入 cache。

keep-alive 组件的实现也是一个对象， 它有一个属性 abstract 为 true，是一个抽象组件， vue 的文档没有提这个概念，实际上它在组件实例建立父子关系的时候会被忽略，发生在 initLifecycle

// locate first non-abstract parent
let parent = options.parent;
if (parent && !options.abstract) {
  while (parent.$options.abstract && parent.$parent) {
    parent = parent.$parent;
  }
  parent.$children.push(vm);
}
vm.$parent = parent;

keep-alive 在 created 钩子里定义 this.cache 和 this.keys， 本质就是去缓存已经创建过的 vnode。 keep-alive 直接实现了 render 函数，而不是我们常规模版的方式，执行 keep-alive 组件渲染的时候，就会执行到这个 render 函数。

首先获取第一个子元素的 vnode

function matches(
  pattern: string | RegExp | Array<string>,
  name: string
): boolean {
  if (Array.isArray(pattern)) {
    return pattern.indexOf(name) > -1;
  } else if (typeof pattern === "string") {
    return pattern.split(",").indexOf(name) > -1;
  } else if (isRegExp(pattern)) {
    return pattern.test(name);
  }
  return false;
}

matches 的逻辑很简单，就是做匹配，分别处理了数组、字符串、正则表达式的情况，也就是说我们平时传的 include 和 exclude 可以是这三种类型的任意一种。并且我们的组件名如果满足了配置 include 且不匹配或者是配置了 exclude 且匹配，那么就直接返回这个组件的 vnode，否则的话走下一步缓存：

const { cache, keys } = this;
const key: ?string =
  vnode.key == null
    ? // same constructor may get registered as different local components
      // so cid alone is not enough (#3269)
      componentOptions.Ctor.cid +
      (componentOptions.tag ? `::${componentOptions.tag}` : "")
    : vnode.key;
if (cache[key]) {
  vnode.componentInstance = cache[key].componentInstance;
  // make current key freshest
  remove(keys, key);
  keys.push(key);
} else {
  cache[key] = vnode;
  keys.push(key);
  // prune oldest entry
  if (this.max && keys.length > parseInt(this.max)) {
    pruneCacheEntry(cache, keys[0], keys, this._vnode);
  }
}

如果命中缓存，则直接从缓存中拿 vnode 的组件实例，并且重新调整了 key 的顺序放在了最后一个；否则把 vnode 设置进缓存，最后还有一个逻辑，如果配置了 max 并且缓存的长度超过了 this.max，还要从缓存中删除第一个

function pruneCacheEntry(
  cache: VNodeCache,
  key: string,
  keys: Array<string>,
  current?: VNode
) {
  const cached = cache[key];
  if (cached && (!current || cached.tag !== current.tag)) {
    cached.componentInstance.$destroy();
  }
  cache[key] = null;
  remove(keys, key);
}

组件渲染

我们关注 2 个方面，首次渲染和缓存渲染。

组件的 patch 过程会执行 createComponent 方法

function createComponent(vnode, insertedVnodeQueue, parentElm, refElm) {
  let i = vnode.data;
  if (isDef(i)) {
    const isReactivated = isDef(vnode.componentInstance) && i.keepAlive;
    if (isDef((i = i.hook)) && isDef((i = i.init))) {
      i(vnode, false /* hydrating */);
    }
    // after calling the init hook, if the vnode is a child component
    // it should've created a child instance and mounted it. the child
    // component also has set the placeholder vnode's elm.
    // in that case we can just return the element and be done.
    if (isDef(vnode.componentInstance)) {
      initComponent(vnode, insertedVnodeQueue);
      insert(parentElm, vnode.elm, refElm);
      if (isTrue(isReactivated)) {
        reactivateComponent(vnode, insertedVnodeQueue, parentElm, refElm);
      }
      return true;
    }
  }
}

第一次渲染的时候，vnode.componentInstance 为 undefined，vnode.data.keepAlive 为 true，因为它的父组件 <keep-alive> 的 render 函数会先执行，那么该 vnode 缓存到内存中，并且设置 vnode.data.keepAlive 为 true，因此 isReactivated 为 false，那么走正常的 init 的钩子函数执行组件的 mount。当 vnode 已经执行完 patch 后，执行 initComponent 函数：

function initComponent(vnode, insertedVnodeQueue) {
  if (isDef(vnode.data.pendingInsert)) {
    insertedVnodeQueue.push.apply(insertedVnodeQueue, vnode.data.pendingInsert);
    vnode.data.pendingInsert = null;
  }
  vnode.elm = vnode.componentInstance.$el;
  if (isPatchable(vnode)) {
    invokeCreateHooks(vnode, insertedVnodeQueue);
    setScope(vnode);
  } else {
    // empty component root.
    // skip all element-related modules except for ref (#3455)
    registerRef(vnode);
    // make sure to invoke the insert hook
    insertedVnodeQueue.push(vnode);
  }
}

缓存渲染

当数据发送变化，在 patch 的过程中会执行 patchVnode 的逻辑，它会对比新旧 vnode 节点，甚至对比它们的子节点去做更新逻辑，但是对于组件 vnode 而言，是没有 children 的，patchVnode 在做各种 diff 之前，会先执行 prepatch 的钩子函数。

const componentVNodeHooks = {
  prepatch(oldVnode: MountedComponentVNode, vnode: MountedComponentVNode) {
    const options = vnode.componentOptions;
    const child = (vnode.componentInstance = oldVnode.componentInstance);
    updateChildComponent(
      child,
      options.propsData, // updated props
      options.listeners, // updated listeners
      vnode, // new parent vnode
      options.children // new children
    );
  },
  // ...
};

prepatch 核心逻辑就是执行 updateChildComponent 方法

export function updateChildComponent(
  vm: Component,
  propsData: ?Object,
  listeners: ?Object,
  parentVnode: MountedComponentVNode,
  renderChildren: ?Array<VNode>
) {
  const hasChildren = !!(
    renderChildren ||
    vm.$options._renderChildren ||
    parentVnode.data.scopedSlots ||
    vm.$scopedSlots !== emptyObject
  );

  // ...
  if (hasChildren) {
    vm.$slots = resolveSlots(renderChildren, parentVnode.context);
    vm.$forceUpdate();
  }
}

updateChildComponent 方法主要是去更新组件实例的一些属性，这里我们重点关注一下 slot 部分，由于 <keep-alive> 组件本质上支持了 slot，所以它执行 prepatch 的时候，需要对自己的 children，也就是这些 slots 做重新解析，并触发 <keep-alive> 组件实例 $forceUpdate 逻辑，也就是重新执行 <keep-alive> 的 render 方法，这个时候如果它包裹的第一个组件 vnode 命中缓存，则直接返回缓存中的 vnode.componentInstance

function createComponent(vnode, insertedVnodeQueue, parentElm, refElm) {
  let i = vnode.data;
  if (isDef(i)) {
    const isReactivated = isDef(vnode.componentInstance) && i.keepAlive;
    if (isDef((i = i.hook)) && isDef((i = i.init))) {
      i(vnode, false /* hydrating */);
    }
    // after calling the init hook, if the vnode is a child component
    // it should've created a child instance and mounted it. the child
    // component also has set the placeholder vnode's elm.
    // in that case we can just return the element and be done.
    if (isDef(vnode.componentInstance)) {
      initComponent(vnode, insertedVnodeQueue);
      insert(parentElm, vnode.elm, refElm);
      if (isTrue(isReactivated)) {
        reactivateComponent(vnode, insertedVnodeQueue, parentElm, refElm);
      }
      return true;
    }
  }
}

isReactivated 如果为 true， 则执行 reactivateComponent 方法 并且在执行 init 钩子函数的时候不会再执行组件的 mount 过程

const componentVNodeHooks = {
  init(vnode: VNodeWithData, hydrating: boolean): ?boolean {
    if (
      vnode.componentInstance &&
      !vnode.componentInstance._isDestroyed &&
      vnode.data.keepAlive
    ) {
      // kept-alive components, treat as a patch
      const mountedNode: any = vnode; // work around flow
      componentVNodeHooks.prepatch(mountedNode, mountedNode);
    } else {
      const child = (vnode.componentInstance = createComponentInstanceForVnode(
        vnode,
        activeInstance
      ));
      child.$mount(hydrating ? vnode.elm : undefined, hydrating);
    }
  },
  // ...
};

回到 createComponent 方法，在 isReactivated 为 true 的情况下会执行 reactivateComponent 方法

function reactivateComponent(vnode, insertedVnodeQueue, parentElm, refElm) {
  let i;
  // hack for #4339: a reactivated component with inner transition
  // does not trigger because the inner node's created hooks are not called
  // again. It's not ideal to involve module-specific logic in here but
  // there doesn't seem to be a better way to do it.
  let innerNode = vnode;
  while (innerNode.componentInstance) {
    innerNode = innerNode.componentInstance._vnode;
    if (isDef((i = innerNode.data)) && isDef((i = i.transition))) {
      for (i = 0; i < cbs.activate.length; ++i) {
        cbs.activate[i](emptyNode, innerNode);
      }
      insertedVnodeQueue.push(innerNode);
      break;
    }
  }
  // unlike a newly created component,
  // a reactivated keep-alive component doesn't insert itself
  insert(parentElm, vnode.elm, refElm);
}

如果是被 <keep-alive> 包裹的组件已经 mounted，那么则执行 queueActivatedComponent(componentInstance) ，否则执行 activateChildComponent(componentInstance, true)。我们先分析非 mounted 的情况，activateChildComponent 的定义在 src/core/instance/lifecycle.js 中

在我们 initlifecycle 中， 我们会将 directInactive 设置为 false，接着进入 activateChildComponent 方法中

export function activateChildComponent(vm: Component, direct?: boolean) {
  if (direct) {
    vm._directInactive = false;
    if (isInInactiveTree(vm)) {
      return;
    }
  } else if (vm._directInactive) {
    return;
  }
  if (vm._inactive || vm._inactive === null) {
    vm._inactive = false;
    for (let i = 0; i < vm.$children.length; i++) {
      activateChildComponent(vm.$children[i]);
    }
    callHook(vm, "activated");
  }
}

如果已经 mounted 的方法会执行 queueActivedComponent 方法

销毁

keep-alive 组件销毁的时候会执行 deactivateChildComponent 方法

总结： 通过自定义 render 函数并且利用了插槽 当命中缓存，则不会执行 created 和 mounted 钩子函数， 而会执行 activated 钩子 销毁 deactivated 且在 patch 过程中对于已缓存的组件不会执行 mounted，所以不会有一般的组件的生命周期函数但是又提供了 activated 和 deactivated 钩子函数。另外我们还知道了 的 props 除了 include 和 exclude 还有文档中没有提到的 max，它能控制我们缓存的个数。

lru 算法

LRU （ Least Recently Used ：最近最少使用 ）缓存淘汰策略，故名思义，就是根据数据的历史访问记录来进行淘汰数据，其核心思想是 如果数据最近被访问过，那么将来被访问的几率也更高 ，优先淘汰最近没有被访问到的数据。

原理

keep-alive 在 vue 中用于实现组件的缓存,当组件切换时不会对当前组件进行卸载.

最常用的两个属性: include, exclude, 用于组件进行有条件的缓存, 可以用都好分割字符串、 正则表达式或一个数组来表示。

在 2.5.8 版本中， keep-alive 新增了 max 属性， 用于最多可以缓存多少组件实例， 一旦这个数字达到了， 在新实例被创建之前， 已缓存组件中最久没有被访问的实例会被注销掉。这里用到了 lru 算法。

在 keep-alive 缓存超过 max 时，使用的缓存淘汰算法就是 LRU 算法，它在实现的过程中用到了 cache 对象用于保存缓存的组件实例及 key 值，keys 数组用于保存缓存组件的 key ，当 keep-alive 中渲染一个需要缓存的实例时：

判断缓存中是否已缓存了该实例，缓存了则直接获取，并调整 key 在 keys 中的位置（移除 keys 中 key ，并放入 keys 数组的最后一位） 如果没有缓存，则缓存该实例，若 keys 的长度大于 max （缓存长度超过上限），则移除 keys[0] 缓存。