keep-alive

keep-alive是Vue中一个非常有用的内置组件，用于缓存非活动组件实例，而不是销毁它们。当组件在<keep-alive>内部时，它的状态将被保留，且避免重新渲染，这对于保持一些资源密集型组件的状态非常有用，比如那些需要通过网络请求获取数据的组件。使用keep-alive可以显著提高应用的性能，特别是在构建单页应用（SPA）时。

keep-alive 工作原理

Vue的<keep-alive>组件实现原理主要基于Vue的虚拟DOM系统和组件缓存机制。其核心思想是缓存不活动的组件实例及其DOM结构，以便在后续需要时能够快速恢复，从而避免重新渲染组件所需的时间和资源消耗。

以下是<keep-alive>实现原理的关键点：

缓存机制

组件标识：<keep-alive>通过组件的name属性或组件的文件名来识别需要缓存的组件。它使用include和exclude属性来决定哪些组件应被缓存或排除。
LRU缓存策略：为了有效管理内存，<keep-alive>内部可能使用了最近最少使用（LRU）缓存策略，即当缓存达到预设的最大值时，它会自动淘汰最长时间未被访问的组件实例。

生命周期钩子

activated和deactivated：<keep-alive>引入了两个新的生命周期钩子activated 和 deactivated。
当组件从缓存中被激活时，activated钩子会被调用；当组件被缓存时，deactivated钩子会被调用。这允许开发者在组件进入或离开缓存时执行特定的逻辑。

渲染行为

虚拟DOM的缓存：<keep-alive>在渲染过程中会将子组件的虚拟DOM节点和实例对象存储在内部缓存中。当组件再次被渲染时，如果发现该组件已经被缓存，<keep-alive>会直接从缓存中恢复组件的虚拟DOM节点和组件实例，而不是重新渲染。
条件渲染：<keep-alive>并不会阻止其子组件的卸载和重装载操作，而是通过条件渲染来实现组件的显示和隐藏。当组件被缓存时，它实际上是被移除出真实DOM树，但保留在内存中；当组件被恢复时，它会被重新插入到适当的位置。

性能优化

减少渲染次数：通过缓存不活动的组件，<keep-alive>减少了组件的渲染次数，特别是对于那些初始化渲染成本较高的组件，如需要进行数据请求的组件，可以显著提升应用性能。
快速切换：对于应用中频繁切换显示的组件，如标签页、列表详情等场景，使用<keep-alive>可以保持组件状态，实现快速切换，提升用户体验。

LRU 缓存策略

Vue本身的<keep-alive>组件使用了LRU（最近最少使用）缓存策略来管理缓存的组件实例。这种策略确保了只有最近被访问的组件实例会被保留在内存中，而当缓存达到预设的限制时，最久未被访问的实例将被清除，从而有效管理内存使用。

LRU 缓存实现

一个基本的LRU缓存可以通过结合使用哈希表（JavaScript对象或Map）和双向链表来实现。哈希表用于快速查找和更新节点，而双向链表用于维护访问顺序。

class LRUCache {
  constructor(limit) {
    this.limit = limit;
    this.cache = new Map(); // 存储缓存数据
    this.head = null; // 指向链表头部
    this.tail = null; // 指向链表尾部
  }

  // 访问缓存项
  get(key) {
    if (!this.cache.has(key)) {
      return null;
    }
    const value = this.cache.get(key).value;
    // 更新访问顺序
    this.put(key, value);
    return value;
  }

  // 添加/更新缓存项
  put(key, value) {
    if (this.cache.has(key)) {
      // 删除旧节点，后面重新添加以更新位置
      this.remove(key);
    }
    // 检查容量，如果满了，移除最久未使用的项
    if (this.cache.size >= this.limit) {
      this.remove(this.tail.key);
    }
    // 创建新节点放到头部
    const node = { key, value, prev: null, next: this.head };
    if (this.head) {
      this.head.prev = node;
    }
    this.head = node;
    if (!this.tail) {
      this.tail = node;
    }
    this.cache.set(key, node);
  }

  // 移除缓存项
  remove(key) {
    const node = this.cache.get(key);
    if (node.prev) {
      node.prev.next = node.next;
    } else {
      this.head = node.next;
    }
    if (node.next) {
      node.next.prev = node.prev;
    } else {
      this.tail = node.prev;
    }
    this.cache.delete(key);
  }
}

实现一个 keep-alive

定义LRU缓存类：首先，我们需要一个LRU缓存的实现。可以参考前面提供的LRUCache类实现，或者使用任何现成的LRU缓存库。
创建自定义的keep-alive组件：我们可以创建一个自定义的<keep-alive>组件，它使用上面定义的LRU缓存来存储和管理组件实例。

// 假设LRUCache是一个已经实现的LRU缓存类
const cache = new LRUCache(10); // 限制为10个组件实例

Vue.component('custom-keep-alive', {
  abstract: true, // 使得组件不会被作为真实DOM元素渲染
  props: ['componentKey'],
  created() {
    this.cache = cache;
  },
  destroyed() {
    // 组件销毁时，可以选择清理缓存
  },
  render() {
    // 使用$slots.default获取默认插槽内容
    const slot = this.$slots.default[0];

    // 使用componentKey作为缓存的键
    if (this.componentKey && slot && slot.componentInstance) {
      const cachedComponent = this.cache.get(this.componentKey);
      if (cachedComponent) {
        // 如果组件已缓存，返回缓存的实例
        return cachedComponent;
      } else {
        // 否则，添加组件实例到缓存
        this.cache.put(this.componentKey, slot.componentInstance);
      }
    }

    // 如果没有componentKey或slot不符合预期，正常渲染子组件
    return slot;
  },
});

keep-alive 工作原理​

缓存机制​

生命周期钩子​

渲染行为​

性能优化​

LRU 缓存策略​

LRU 缓存实现​

实现一个 keep-alive​