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浅谈Vue页面级缓存解决方案feb-alive(上)

时间:2021-09-26 10:17:34 | 栏目:vue | 点击:

feb-alive

github地址
体验链接

使用理由

为什么开发feb-laive?

当我们通过Vue开发项目时候,是否会有以下场景需求?

这个场景需求着重强调了缓存,缓存带来的好处是,我上次页面的数据及状态都被保留,无需在从服务器拉取数据,使用户体验大大提高。

尝试用keep-alive实现页面缓存

<keep-alive>
 <router-view></router-view>
</keep-alive>

so easy但是理想很完美,现实很残酷

存在问题

-/a跳到/b,再跳转到/a 的时候,页面中的数据是第一次访问的/a页面,明明是链接跳转,确出现了缓存的效果,而我们期望的是像app一样开启一个新的页面。

举个应用场景

例如浏览文章页面,依次访问3篇文章

当我从/artical/3后退到/artical/2时候,由于组件缓存,此时页面还是文章3的内容,所以必须通过beforeRouteUpdate来重新拉取页面2的数据。(注意此处后退不会触发组件的activated钩子,因为两个路由都渲染同个组件,所以实例会被复用,不会执行reactivateComponent)

如果你想从/artical/3后退到/artical/2时,同时想恢复之前在/artical/2中的一些状态,那么你还需要自己针对/artical/2中的所有状态数据进行存储和恢复。

综上:keep-alive实现的组件级别的缓存和我们想象中的缓存还是有差距的,keep-alive并不能满足我们的需求。

==针对这些问题,所以feb-alive插件诞生了==

由于feb-alive是基于keep-alive实现的,所以我们先简单分析一下keep-alive是如何实现缓存的

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

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

 created () {
 this.cache = Object.create(null)
 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 () {
 // 获取默认插槽
 const slot = this.$slots.default
 // 获取第一个组件,也就和官方说明的一样,keep-alive要求同时只有一个子元素被渲染,如果你在其中有 v-for 则不会工作。
 const vnode: VNode = getFirstComponentChild(slot)
 // 判断是否存在组件选项,也就是说只对组件有效,对于普通的元素则直接返回对应的vnode
 const componentOptions: ?VNodeComponentOptions = vnode && vnode.componentOptions
 if (componentOptions) {
  // 检测include和exclude
  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
  // 如果指定了子组件的key则使用,否则通过cid+tag生成一个key
  const key: ?string = vnode.key == null
  ? componentOptions.Ctor.cid + (componentOptions.tag ? `::${componentOptions.tag}` : '')
  : vnode.key
  // 判断是否存在缓存
  if (cache[key]) {
  // 直接复用组件实例,并更新key的位置
  vnode.componentInstance = cache[key].componentInstance
  remove(keys, key)
  keys.push(key)
  } else {
  // 此处存储的vnode还没有实例,在之后的流程中通过在createComponent中会生成实例
  cache[key] = vnode
  keys.push(key)
  // 当缓存数量大于阈值时,删除最早的key
  if (this.max && keys.length > parseInt(this.max)) {
   pruneCacheEntry(cache, keys[0], keys, this._vnode)
  }
  }
  // 设置keepAlive属性,createComponent中会判断是否已经生成组件实例,如果是且keepAlive为true则会触发actived钩子。
  vnode.data.keepAlive = true
 }
 return vnode || (slot && slot[0])
 }
}

keep-alive是一个抽象组件,组件实例中维护了一份cache,也就是以下代码部分

created () {
 // 存储组件缓存
 this.cache = Object.create(null)
 this.keys = []
}

由于路由切换并不会销毁keep-alive组件,所以缓存是一直存在的(嵌套路由中,子路由外层的keep-alive情况会不一样,后续会提到)

继续看下keep-alive在缓存的存储和读取的具体实现,先用一个简单的demo来描述keep-alive对于组件的缓存以及恢复缓存的过程

let Foo = {
 template: '<div class="foo">foo component</div>',
 name: 'Foo'
}
let Bar = {
 template: '<div class="bar">bar component</div>',
 name: 'Bar'
}
let gvm = new Vue({
 el: '#app',
 template: `
  <div id="#app">
   <keep-alive>
    <component :is="renderCom"></component>
   </keep-alive>
   <button @click="change">切换组件</button>
  </div>
 `,
 components: {
  Foo,
  Bar
 },
 data: {
  renderCom: 'Foo'
 },
 methods: {
  change () {
   this.renderCom = this.renderCom === 'Foo' ? 'Bar': 'Foo'
  }
 }
})

上面例子中,根实例的template会被编译成如下render函数

function anonymous(
) {
 with(this){return _c('div',{attrs:{"id":"#app"}},[_c('keep-alive',[_c(renderCom,{tag:"component"})],1),_c('button',{on:{"click":change}})],1)}
}

可使用在线编译:https://cn.vuejs.org/v2/guide/render-function.html#模板编译

根据上面的render函数可以知道,vnode生成的过程是深度递归的,先创建子元素的vnode再创建父元素的vnode。
所以首次渲染的时候,在生成keep-alive组件vnode的时候,Foo组件的vnode已经生成好了,并且作为keep-alive组件vnode构造函数(_c)的参数传入。

_c('keep-alive',[_c(renderCom,{tag:"component"})

生成的keep-alive组件的vnode如下

{
 tag: 'vue-component-2-keep-alive',
 ...
 children: undefined,
 componentInstance: undefined,
 componentOptions: {
  Ctor: f VueComponent(options),
  children: [Vnode],
  listeners: undefined,
  propsData: {},
  tag: 'keep-alive'
 },
 context: Vue {...}, // 调用 $createElement/_c的组件实例, 此处是根组件实例对象
 data: {
  hook: {
   init: f,
   prepatch: f,
   insert: f,
   destroy: f
  } 
 }
}

此处需要注意组件的vnode是没有children的,而是将原本的children作为vnode的componentOptions的children属性,componentOptions在组件实例化的时候会被用到,同时在初始化的时候componentOptions.children最终会赋值给vm.$slots,源码部分如下

// createComponent函数
function createComponent (Ctor, data, context, children, tag) {
 // 此处省略部分代码
 ...
 var vnode = new VNode(
  ("vue-component-" + (Ctor.cid) + (name ? ("-" + name) : '')),
  data, undefined, undefined, undefined, context,
  { Ctor: Ctor, propsData: propsData, listeners: listeners, tag: tag, children: children },
  asyncFactory
 );
 return vnode
}

Vue最后都会通过patch函数进行渲染,将vnode转换成真实的dom,对于组件则会通过createComponent进行渲染

function createComponent (vnode, insertedVnodeQueue, parentElm, refElm) {
 var i = vnode.data;
 if (isDef(i)) {
  var 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
  }
 }
 }

接下去分两步介绍

  1. keep-alive组件本身的渲染
  2. keep-alive包裹组件的渲染,本例中的Foo组件和Bar组件

先讲讲本例中针对keep-alive组件本身的渲染

  1. 根组件实例化
  2. 根组件$mount
  3. 根组件调用mountComponent
  4. 根组件生成renderWatcher
  5. 根组件调用updateComponent
  6. 根组件调用vm.render()生成根组件vnode
  7. 根组件调用vm.update(vnode)
  8. 根组件调用vm.patch(oldVnode, vnode)
  9. 根组件调用createElm(vnode)
  10. 在children渲染的时候,如果遇到组件类型的vnode则调用createComponent(vnode),而正是在这个过程中,进行了子组件的实例化及挂载($mount)

所以在执行createElm(keepAliveVnode)的过程中会对keep-alive组件的实例化及挂载,而在实例化的过程中,keep-alive包裹的子组件的vnode会赋值给keep-alive组件实例的$slot属性,所以在keep-alive实例调用render函数时,可以通过this.$slot拿到包裹组件的vnode,在demo中,就是Foo组件的vnode,具体分析下keep-alive组件的render函数

render () {
 const slot = this.$slots.default
 const vnode: VNode = getFirstComponentChild(slot)
 const componentOptions: ?VNodeComponentOptions = vnode && vnode.componentOptions
 if (componentOptions) {
  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
  ? componentOptions.Ctor.cid + (componentOptions.tag ? `::${componentOptions.tag}` : '')
  : vnode.key
  if (cache[key]) {
  vnode.componentInstance = cache[key].componentInstance
  remove(keys, key)
  keys.push(key)
  } else {
  cache[key] = vnode
  keys.push(key)
  if (this.max && keys.length > parseInt(this.max)) {
   pruneCacheEntry(cache, keys[0], keys, this._vnode)
  }
  }
  vnode.data.keepAlive = true
 }
 return vnode || (slot && slot[0])
 }

上面分析到,在执行createElm(keepAliveVnode)的过程中,会执行keep-alive组件的实例化及挂载($mount),而在挂载的过程中,会执行keep-alive的render函数,之前分析过,在render函数中,可以通过this.$slot获取到子组件的vnode,从上面源码中,可以知道,keep-alive只处理默认插槽的第一个子组件,言外之意如果在keep-alive中包裹多个组件的话,剩下的组件会被忽略,例如:

<keep-alive>
 <Foo />
 <Bar />
</keep-alive>
// 只会渲染Foo组件

继续分析,在拿到Foo组件vnode后,判断了componentOptions,由于我们的Foo是一个组件,所以这里componentOptions是存在的,进到if逻辑中,此处include 表示只有匹配的组件会被缓存,而 exclude 表示任何匹配的组件都不会被缓存,demo中并没有设置相关规则,此处先忽略。

const { cache, keys } = this
cache, keys是在keep-alive组件的create钩子中生成的,用来存储被keep-alive缓存的组件的实例以及对应vnode的key
created () {
 this.cache = Object.create(null)
 this.keys = []
}

继续下面

const key: ?string = vnode.key == null
  ? componentOptions.Ctor.cid + (componentOptions.tag ? `::${componentOptions.tag}` : '')
  : vnode.key
if (cache[key]) {
 vnode.componentInstance = cache[key].componentInstance
 remove(keys, key)
 keys.push(key)
} else {
 cache[key] = vnode
 keys.push(key)
 if (this.max && keys.length > parseInt(this.max)) {
  pruneCacheEntry(cache, keys[0], keys, this._vnode)
 }
}

首先,取出vnode的key,如果vnode.key存在则使用vnode.key,不存在则用componentOptions.Ctor.cid + (componentOptions.tag ?::${componentOptions.tag}: '')作为存储组件实例的key,据此可以知道,如果我们不指定组件的key的话,对于相同的组件会匹配到同一个缓存,这也是为什么最开始在描述keep-alive的时候强调它是一个组件级的缓存方案。

那么首次渲染的时候,cache和keys都是空的,这里就会走else逻辑

cache[key] = vnode
keys.push(key)
if (this.max && keys.length > parseInt(this.max)) {
 pruneCacheEntry(cache, keys[0], keys, this._vnode)
}

以key作为cache的健进行存储Foo组件vnode(注意此时vnode上面还没有componentInstance),这里利用了对象存储的原理,之后进行Foo组件实例化的时候会将其实例赋值给vnode.componentInstance,那么在下次keep-alive组件render的时候就可以获取到vnode.componentInstance。

所以首次渲染仅仅是在keep-alive的cache上面,存储了包裹组件Foo的vnode。

针对包裹组件的渲染

上面已经讲到执行了keep-alive的render函数,根据上面的源码可以知道,render函数返回了Foo组件的vnode,那么在keep-alive执行patch的时候,会创建Foo组件的实例,然后再进行Foo组件的挂载,这个过程与普通组件并没有区别,在此不累述。

当组件从Foo切换到Bar时

本例中由于renderCom属性的变化,会触发根组件的renderWatcher,之后会执行patch(oldVnode, vnode)
在进行child vnode比较的时候,keep-alive的新老vnode比较会被判定为sameVnode,之后会进入到patchVnode的逻辑

function patchVnode (oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, removeOnly) {
 if (oldVnode === vnode) {
  return
 }
 // 此处省略代码
 ...
 var i;
 var data = vnode.data;
 if (isDef(data) && isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.prepatch)) {
  i(oldVnode, vnode);
 }
 // 此处省略代码
 ...
}

由于我们的keep-alive是组件,所以在vnode创建的时候,会注入一些生命周期钩子,其中就包含prepatch钩子,其代码如下

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

由此可知,keep-alive组件的实例在此次根组件重渲染的过程中会复用,这也保证了keep-alive组件实例上面之前存储cache还是存在的

var child = vnode.componentInstance = oldVnode.componentInstance;

下面的updateChildComponent这个函数非常关键,这个函数担任了Foo组件切换到Bar组件的关键任务。我们知道,由于keep-alive组件是在此处是复用的,所以不会再触发initRender,所以vm.$slot不会再次更新。所以在updateChildComponent函数担起了slot更新的重任

function updateChildComponent (
 vm,
 propsData,
 listeners,
 parentVnode,
 renderChildren
) {
 if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
 isUpdatingChildComponent = true;
 }

 // determine whether component has slot children
 // we need to do this before overwriting $options._renderChildren
 var hasChildren = !!(
 renderChildren ||    // has new static slots
 vm.$options._renderChildren || // has old static slots
 parentVnode.data.scopedSlots || // has new scoped slots
 vm.$scopedSlots !== emptyObject // has old scoped slots
 );

 // ...

 // resolve slots + force update if has children
 if (hasChildren) {
 vm.$slots = resolveSlots(renderChildren, parentVnode.context);
 vm.$forceUpdate();
 }

 if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
 isUpdatingChildComponent = false;
 }
}

updateChildComponent函数主要更新了当前组件实例上的一些属性,这里包括props,listeners,slots。我们着重讲一下slots更新,这里通过resolveSlots获取到最新的包裹组件的vnode,也就是demo中的Bar组件,之后通过vm.$forceUpdate强制keep-alive组件进行重新渲染。(小提示:当我们的组件有插槽的时候,该组件的父组件re-render时会触发该组件实例$fourceUpdate,这里会有性能损耗,因为不管数据变动是否对slot有影响,都会触发强制更新,根据vueConf上尤大的介绍,此问题在3.0会被优化),例如

// Home.vue
<template>
 <Artical>
  <Foo />
 </Artical>
</tempalte>

此例中当Home组件更新的时候,会触发Artical组件的强制刷新,而这种刷新是多余的。

继续,在更新了keep-alive实例的forceUpdate,之后再次进入到keep-alive的render函数中

render () {
 const slot = this.$slots.default
 const vnode: VNode = getFirstComponentChild(slot)
 // ...
}

此时render函数中获取到vnode就是Bar组件的vnode,接下去的流程和Foo渲染一样,只不过也是把Bar组件的vnode缓存到keep-alive实例的cache对象中。

当组件从Bar再次切换到Foo时

针对keep-alive组件逻辑还是和上面讲述的一样

再次进入到render函数,这时候cache[key]就会匹配到Foo组件首次渲染时候缓存的vnode了,看下这部分逻辑

const key: ?string = vnode.key == null
  ? componentOptions.Ctor.cid + (componentOptions.tag ? `::${componentOptions.tag}` : '')
  : vnode.key
if (cache[key]) {
 vnode.componentInstance = cache[key].componentInstance
 remove(keys, key)
 keys.push(key)
} else {
 cache[key] = vnode
 keys.push(key)
 if (this.max && keys.length > parseInt(this.max)) {
  pruneCacheEntry(cache, keys[0], keys, this._vnode)
 }
}

由于keep-alive包裹的组件是Foo组件,根据规则,此时生成的key和第一此渲染Foo组件时生成的key是一样的,所以本次keep-alive的render函数进入到了第一个if分支,也就是匹配到了cache[key],把缓存的componentInstance赋值给当前vnode,然后更新keys(当存在max的时候,能够保证被删除的是比较老的缓存)。

很多同学可能会问,这里设置vnode.componentInstance会有什么作用。这里涉及到vue的源码部分。

由于是从Bar组件切换到Foo组件,所以在patch的时候,比对到此处,并不会被判定为sameVnode,所以自然而然走到createElm,由于Foo是Vue组件,所以会进入到createComponent,所以最终进入到下面函数片段

function createComponent (vnode, insertedVnodeQueue, parentElm, refElm) {
 var i = vnode.data;
 if (isDef(i)) {
  var 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
  }
 }
 }

可以根据上面对于keep-alive源码的分析,此处isReactivated为true,接下去会进入到vnode生成的时候挂在的生命周期init函数

var componentVNodeHooks = {
 init: function init (vnode, hydrating) {
 if (
  vnode.componentInstance &&
  !vnode.componentInstance._isDestroyed &&
  vnode.data.keepAlive
 ) {
  // kept-alive components, treat as a patch
  var mountedNode = vnode; // work around flow
  componentVNodeHooks.prepatch(mountedNode, mountedNode);
 } else {
  var child = vnode.componentInstance = createComponentInstanceForVnode(
  vnode,
  activeInstance
  );
  child.$mount(hydrating ? vnode.elm : undefined, hydrating);
 }
 },
 prepatch: function prepatch (oldVnode, vnode) {
 var options = vnode.componentOptions;
 var child = vnode.componentInstance = oldVnode.componentInstance;
 updateChildComponent(
  child,
  options.propsData, // updated props
  options.listeners, // updated listeners
  vnode, // new parent vnode
  options.children // new children
 );
 },
 ...
}

此时由于实例已经存在,且keepAlive为true,所以会走第一个if逻辑,会执行prepatch,更新组件属性及一些监听器,如果存在插槽的话,还会更新插槽,并执行$forceUpdate,此处在前面已经分析过,不做累述。

继续createComponent,在函数内部会执行initComponent和insert

if (isDef(vnode.componentInstance)) {
 // 将实例上的dom赋值给vnode
 initComponent(vnode, insertedVnodeQueue);
 // 插入dom
 insert(parentElm, vnode.elm, refElm);
if (isTrue(isReactivated)) {
 reactivateComponent(vnode, insertedVnodeQueue, parentElm, refElm);
}
return true
}

至此,当组件从Bar再次切换到Foo时,实例与dom都得到了复用,达到一个很高的体验效果!而我们之后要实现的feb-alive就是基于keep-alive实现的。

Vue页面级缓存解决方案feb-alive (下)

参考文档

vue-navigation
Vue.js 技术揭秘

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