背景

背景是这样的，我们使用vue2开发一个在线客服使用的IM应用，基本布局是左边是访客列表，右边是访客对话，为了让对话加载更友好，我们将对话的路由使用<keep-alive>缓存起来。但是如果将所有对话都缓存，未必会造成缓存过多卡顿的问题。自然，就使用上了<keep-alive>提供的max属性，设置一个缓存对话内容组件上限，按照LRU算法，会销毁最旧访问的组件，保留最近使用的组件。本以为美好如期而至，直到上线后翻大车了，真实对话量大了，内存飙升卡顿。后来具体分析内存增长点，通过vue的devtool查看组件树，发现对话内容组件一直是递增，并非维持在max设置的数量上限！
各位看官稍安勿躁，下面就具体分析造成这个「大坑」的原理，已经解决它的方案。

情景模拟

为了方便模拟背景案例，这里就用vue2简单的写一个demo。
对话列表组件 APP.vue，点击列表中的某个访客，加载与访客对话内容。

<template>
  <div id="app">
    <section class="container">
      <aside class="aside">
        <ul>
          <li :class="{ active: active === index }" v-for="(user, index) in userList" :key="index"
            @click="selectUser(index, user)">
            {{ user.name }}
          </li>
        </ul>
      </aside>
      <section class="main">
        <keep-alive :max="3">
          <chat-content :key="currentUser.id" :user-info="currentUser"></chat-content>
        </keep-alive>
      </section>
    </section>
  </div>
</template>

<script>
import ChatContent from './views/ChatContent.vue';
export default {
  components: {
    ChatContent
  },
  data() {
    return {
      active: -1,
      currentUser: {},
      userList: [{ id: 1, name: "张三" },
      { id: 2, name: "李四" },
      { id: 3, name: "王五" },
      { id: 4, name: "老六" },
      { id: 5, name: "老八" },
      { id: 6, name: "老九" },
    ]
    }
  },
  methods: {
    selectUser(index) {
      this.active = index
      this.currentUser = this.userList[index];
    }
  },
}
</script>

这里使用keep-alive组件包裹的对话内容组件，需要加上key唯一标志，这样才会缓存相同名称（不同key）的组件，否则不会缓存。
对话内容组件ChatContent.vue，简单加一个计数器验证组件缓存了。

<template>
  <div>
    <h2>{{ userInfo.name }}</h2>
    <h3>{{ num }}</h3>
    <button @click="increament">+1</button>
  </div>
</template>

<script>
export default {
  props: {
    userInfo: Object,
  },

  data() {
    return {
      num: 0,
    };
  },

  methods: {
    increament() {
      this.num += 1;
    },
  },
};
</script>

情景模拟结果

实验发现，虽然缓存组件个数上限max为3，实际是逐个缓存了全部内容组件，看来设置max属性失效了。

Vue2中<keep-alive>组件实现原理

为什么缓存相同名称的组件，max属性会失效呢？这里就要从Vue2中<keep-alive>组件实现原理来看。

<keep-alive>LRU算法

• vue会将VNode及组件实例（componentInstance）存到缓存（cache），cache是一个Object，同时还会维护一个keys队列；
• 根据LRU算法对cache和keys的管理：当前激活组件已存在缓存中，将组件对应key先删除，再插入的方式往前移动；

• 当前激活组件没有再缓存中，直接存入缓存，此时判断是否超过了缓存个数上限，如果超过了，使用pruneCacheEntry清理keys第一个位置（最旧）的组件对应的缓存。

  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);
    console.log('cache: ', cache)
    console.log('keys: ', keys)
  }
  }

  <keep-alive>清理缓存函数实现

  下面再来看清理缓存函数pruneCacheEntry的实现：比对当前传入组件和在缓存中的组件tag是否相同，如果不同，就去销毁组件实例，否则不销毁。

  function pruneCacheEntry (
  cache,
  key,
  keys,
  current
  ) {
  var cached$$1 = cache[key];
  if (cached$$1 && (!current || cached$$1.tag !== current.tag)) {
    cached$$1.componentInstance.$destroy();
  }
  cache[key] = null;
  remove(keys, key);
  }

  看到这里似乎也没有毛病，究竟是哪里出问题了呢？

  <keep-alive>源码调试发现问题

  不妨我们打印一下cache（VNode缓存）和keys
  
  发现也没什么问题，按照URL算法得到正确结果。
  再看看清理缓存函数里cached$$1.tag和current.tag的打印
  
  真相了！他两由于组件名称相同，导致相等，没有进入销毁组件实例的判断里，这就是问题来源！为什么针对相同组件名称不去销毁实例呢？可能是为了某些情景下组件复用吧。

  解决方案

  既然问题症结我们已经找到，从源头上去解决问题当然最佳，但是现实是vue2源码层面是没有去解决的（vue3有解决，这个后面再说），只能从我们应用侧再去想想办法。这里我想到的有两种方案。

  方案一：剪枝法

  维护一个全局状态（比如vuex）对话ids队列，最大长度为max，类似vue中LRU算法中的keys，在组件activated钩子函数触发时更新ids队列。对话内容组件的子组件判断当前对话id是否在ids队列中，不在那么就会v-if剔除，否则缓存起来，这样很大程度程度上释放缓存。类似剪去树的枝丫，减轻重量，这里叫做「剪枝法」好了。

  方案二：自定义清理缓存函数

  我们不再使用keep-alive提供的max属性来清理缓存，让其将组件实例全部缓存下来，当前激活组件，activated钩子函数触发，此时通过this.$vnode.parent.componentInstance获取组件实例，进而可以获取挂载在上面的cache和keys。这样我们就可以通过LRU算法，根据key自定义精准清理缓存了。

  activated() {
  const { cache, keys } = this.$vnode.parent.componentInstance;
  console.log('activated cache: ', cache)
  console.log('activated keys: ', keys)
  
  let cacheLen = 0
  const max = 3
  Object.keys(cache).forEach(key => {
    if (cache[key]) {
      cacheLen += 1
      if (cacheLen > max) {
        const key = keys.shift()
        cache[key].componentInstance.$destroy()
        cache[key] = null
      }
    }
  })
  },

  下面对照 vue的devtool工具查看效果
  
  完全符合预期！方式二从<keep-alive>组件根就清理了缓存组件，更彻底，对业务代码侵染性也更小。
  你以为这样就完了？上面我还提到在vue3中已经解决了这个问题。

  vue3中<KeepAlive>组件实现原理

  话不多说，先来看上面相同的案例在使用vue3写的效果如何呢？这里就不“重复”贴代码了，直接看devtool组件树的表现。
  
  没有冗余缓存组件，奈斯！

  vue3中<KeepAlive>LRU算法

  vue3中LRU算法实现思路一样，只不过cache和keys分别使用Map和Set数据结构实现，数据更干净简洁。

  const cache = new Map();
  const keys = new Set();
  // ...
  if (cachedVNode) {
    // copy over mounted state
    vnode.el = cachedVNode.el;
    
    // ...
    // make this key the freshest
    keys.delete(key);
    keys.add(key);
  }
  else {
    keys.add(key);
    // prune oldest entry
    if (max && keys.size > parseInt(max, 10)) {
        pruneCacheEntry(keys.values().next().value);
    }
  }

  

  vue3中<KeepAlive>清理缓存函数实现

  vue3中清理组件实例缓存函数也是pruneCacheEntry，不同的是，比对当前传入组件和在缓存中的组件tag是否相同，决定是否销毁组件实例。

  function pruneCacheEntry(key) {
  const cached = cache.get(key);
  if (!current || cached.type !== current.type) {
      unmount(cached);
  }
  else if (current) {
      // current active instance should no longer be kept-alive.
      // we can't unmount it now but it might be later, so reset its flag now.
      resetShapeFlag(current);
  }
  cache.delete(key);
  keys.delete(key);
  }

  再来看看cache.type和current.type到底是什么
  
  对比我们会发现，不再是简单的组件名称字符标志，而是一个对象描述，包含了很多属性，因为在初始化组件实例时，会给每个实例加上属性：props、render、setup、__hmrId等。

  function initProps(instance, rawProps, isStateful, isSSR = false) {
  const props = {};
  const attrs = {};
  def(attrs, InternalObjectKey, 1);
  instance.propsDefaults = /* @__PURE__ */ Object.create(null);
  setFullProps(instance, rawProps, props, attrs);
  // ...  
  instance.attrs = attrs;
  }
  function isInHmrContext(instance) {
  while (instance) {
    if (instance.type.__hmrId)
      return true;
    instance = instance.parent;
  }
  }

  即使是对象中所有属性相同，但是对象不是同一个引用地址，造成cache.type和current.type不相等，因此会销毁实例对象unmount(cached)。以上就是vue3对这个问题解决方案。

  总结

  最后，在vue2中会出现<keep-alive>缓存相同名称组件，max失效的问题，推荐使用自定义清理缓存函数，在获取组件实例基础上，对缓存实例销毁。下图是我在真实项目中优化的成果。完~