谈谈vuekeepalive的内存问题

1.起因

最近发现公司项目偶发性发生 奔溃现象。

刚开始以为是代码写了一些死循环，检查完并未发现。

后面通过 performance 检查 发现内存飚到了1个多G， 可能是内存没有正常的回收，而项目是从多页面整合到单页面后发生的，单页面使用的是keepalive 内部页签实现。所以初步推断可能是内存挤爆了。

定位原因

通过performance -> memory 看到当前内存使用情况，

• 通过疯狂的打开内部页签 关闭，发现内存已经达到惊人的2g,相关的操作已经开始无法响应，页面卡顿甚至白屏

• 通过命令可以看到 可以使用2g，已使用2g， 封顶4g

• 神奇的是2g后，等一会依然可以继续操作，继续撸，内存已经怼到4g了

• 这时候已经芭比Q了，控制台console.log回车后，都没空间执行和输出了

2. 定位问题

1.还原场景

由于内部系统代码复杂并有交叉逻辑和隐性的内存泄露的代码。对比了公司其他内置多页签缓存项目，也存在类似问题。所以需要搭建一个纯净的环境一步步从底层分析。 首先还原项目使用的版本环境。

2.写个demo

先写个demo重现问题。使用vue-cli创建项目对应版本 vue2.6.12， vue-router3.6.4

main.js

import Vue from 'vue'
import App from './App.vue'
import router from './router'
Vue.config.productionTip = false

new Vue({
  render: h => h(App),
  router
}).$mount('#app')

App.vue

<template>
    <div>
        <div>keep-alive includeList:{{indexNameList}}</div>
        <button @click="routerAdd()">新增(enter)</button> <button @click="routerDel()">删除(esc)</button> <button @click="gc()">强制垃圾回收(backspace)</button> <span  >内存已使用<b id="usedJSHeapSize"></b></span>
        <div class="keepaliveBox">
            <keep-alive :include="indexNameList">
                <router-view />
            </keep-alive>
        </div>
        <div class="barBox">
            <div   v-for="(index) in indexList" :key="index">
                <span @click="routerClick(index)">a{{index}}</span>
                <button @click="routerDel(index)" title="删除(esc)">x</button>
            </div>
        </div>
    </div>
</template>

<script>
export default {
    name: "App",
    data() {
        return {
            indexList: [],
            usedJSHeapSize: ''
        }
    },
    mounted() {
        const usedJSHeapSize = document.getElementById("usedJSHeapSize")
        window.setInterval(() => {
            usedJSHeapSize.innerHTML = (performance.memory.usedJSHeapSize / 1000 / 1000).toFixed(2)   "mb"
        }, 1000)
        // 新增快捷键模拟用户实际 快速打开关闭场景
        document.onkeydown = (event) => {
            event = event || window.event;
            if (event.keyCode == 13) {//新增 
                this.routerAdd()
            } else if (event.keyCode == 27) {  //删除  
                this.routerDel() 
            } else if (event.keyCode == 8) {  //垃圾回收  
                this.gc() 
            }
        };
    },
    computed: {
        indexNameList() {
            const res = ['index']//
            this.indexList.forEach(index => {
                res.push(`a${index}`)
            }) 
            return res
        }
    },
    methods: {
        routerAdd() {
            let index = 0
            this.indexList.length > 0 && (index = Math.max(...this.indexList)) 
            index   
            this.indexList.push(index)
            this.$router.$append(index)
            this.$router.$push(index)
        },
        routerDel(index) { 
            if (this.indexList.length == 0) return
            if(!index) {
                index = Math.max(...this.indexList)
            }  
               //每次删除都先跳回到首页, 确保删除的view 不是正在显示的view
            if (this.$route.path !== '/index') { 
                this.$router.push('/index') 
            }
            let delIndex = this.indexList.findIndex((item) => item == index)
            this.$delete(this.indexList, delIndex)
            //延迟执行，加到下一个宏任务
            // setTimeout(() => {
            //     this.gc() 
            // }, 100);
        },
        routerClick(index) {
            this.$router.$push(index)
        },
        gc(){
            //强制垃圾回收 需要在浏览器启动设置 --js-flags="--expose-gc",并且不打开控制台，没有效果
            window.gc && window.gc()
        }, 
    }
};
</script>

<style scoped>
.keepaliveBox {
    border: 1px solid red;
    padding: 3px;
}

.barBox {
    display: flex;
    flex-wrap: wrap;
}

.box {
    margin: 2px;
    min-width: 70px;
}

.box>span {
    padding: 0 2px;
    background: black;
    color: #fff;
}
</style>

view/index.vue

<template>
    <div>首页</div>
</template>
<script>
export default {
    name:'index',
}
</script>

view/a.vue

<template>
    <div>组件view<input v-model="myname"/> </div>
</template>
<script>
export default {
    name:'A',
    data(){
        return {
            a:new Array(20000000).fill(1),//大概80mb
            myname:""
        }
    },
    mounted(){  
        this.myname = this.$route.query.name
    }
}
</script>

router/index.js

import Vue from 'vue'
import Router from 'vue-router'
import a from '../view/a.vue'
Vue.use(Router)

const router = new Router({
    mode: 'hash', 
     routes: [
        {
            path: '/',
            redirect: '/index'
        },
        {
            path: '/index',
            component: () => import('../view/index.vue')
        }
    ]
})

//动态添加路由
router.$append = (index) => { 
    router.addRoute(`a${index}`,{
        path: `/a${index}`,
        component:  {
            ...a,
            name: `a${index}`
        },
    })  
}

router.$push = (index) => { 
        router.push({
            path:`/a${index}`,
            query:{
                name:`a${index}`
            }
        })
} 
export default  router

demo效果

• 点击新增会创建一个80mb的组件，可以看到新增4个组件，keepalive占用大概330mb左右，(实时监控和performance接口计算，内存诊断报告会有偏差)

• 点击删除会默认移除最后一个元素，也可以通过元素上的x来删除，每次删除都先跳回到首页, 确保删除的view 不是正在显示的view。

3.重现问题

1.当创建4个组件后，删除最后一个a4时候，同时立即回收内存，内存并没有释放。依然是328mb。

2.但是当再删除多一个a3的时候 居然又释放的80，让人更加疑惑。

3.这还不算，如果我新增4个，然后先删除最前面的居然能实时的释放

好家伙，vue官方api也这么不靠谱吗？对于程序员来说，不确定问题比实实在在的错误都要难得多。

赶紧上官网看了下，发现vue2 从2.6.12 到 2.7.10 之间 在 2.6.13 修复了 关于keepalive的问题，由于2.7.10使用ts重写了，并且引入的vue3的compositionAPI，为了稳定，只升级到 2.6的最新2.6.14。

结果问题依然存在，于是又试了下2.7.10，结果还是一样的现象。

4.分析

4.1全局引用是否正常释放

在vue里，只有一个子节点App，再里面就是 keepalive 和 a1,a2,a3,a4 ,这5个是平级的关系

可以看到当删除a4的时候App里面的子节点只剩下keepalive 和 a1,a2,a3, 4个元素，所以这里没有内存问题。

4.2keepalive 的cache是否正常释放

可以看到cache集合里面已经移除a4的缓存信息

4.3挨个组件检查引用关系

• 通过诊断报告搜索vuecomponent，可以看到有7个vuecomponent的组件（keepalive 和 App.vue index.vue 自定义创建的4个动态a组件）

• 通过鼠标移动到对应的vueVomponent上会显示对应的实例，如下图的a4实例

• 现在我尝试删除a4，再生成报告2，在报告2中我们还是能看到a4，这时候内存就没有正常释放了

• 并且发引用关系已经变成11层，与其他的5层不一样。点击改a4后，下面Object页签会展开显示正在引用他的对象

• 鼠标移动到$vnode上看，发现居然是被a3组件引用了，这是为什么？

根据一层层关系最后发现

 a3组件.$vnode.parent.componentOptions.children[0] 引用着 a4

导致a4 无法正常释放

基于这个点，查询了前面a2,a3 也存在引用的关系，a1 正常无人引用它。

a2组件.$vnode.parent.componentOptions.children[0] 引用着 a3
a1组件.$vnode.parent.componentOptions.children[0] 引用着 a2
a1组件 正常，没被引用

• 这里看到看出 a3组件.$vnode.parent 其实就是keepalive对象。

• 由于keepalive不参与渲染，但是每次组件渲染都会传入componentOptions，componentOptions里面包含了当前的keepalive的信息，keepalive又包裹了上一次第一个渲染的子节点。

5.结论

• 当加载组件a1,a1对应的keepalive的componentOptions的children[0]信息也是a1。

• 当加载组件a2，a2对应的keepalive的componentOptions的children[0]信息也是a2，但是这时候上面的a1对应的keepalive由于是同一个引用，导致a1对应的keepalive的componentOptions信息也是a2。

• 当加载组件a3，a3对应的keepalive的componentOptions的children[0]信息也是a3，导致a2对应的keepalive的componentOptions信息也是a3。

• 当加载组件a4，a4对应的keepalive的componentOptions的children[0]信息也是a4，导致a3对应的keepalive的componentOptions信息也是a4。

上面描述的各个组件的引用关系，a1-> a2 -> a3 -> a4 。 这也解释了为什么删除a1内存能够立即释放，同理继续删除a2 也是能正常释放。

但是如果先删除a4，由于a3引用着他所以不能释放a4。

3. 修复问题

1.思路

根据上面的关系我们指导，所有问题都是vue实例的时候关联的keepalive引用了别的组件，我们只需要把keepalive上面componentOptions的children[0] 引用的关系切断就ok了。这时候我们可以从vue的keepalive源码入手调整。

2.构建可以定位具体源码的环境

该项目使用的是vue 的cdn引入，所以只需要重新上传一份支持sourcemap的并且没有被混淆的vue库即可。 通过--sourcemap 命令参数 生产支持源码映射的代码，以相对路径的方式上传的对应的cdn地址。参考地址

git clone --branch 2.6.14  https://github.com/vuejs/vue.git //拉取代码

修改package.json，添加 --sourcemap

"dev": "rollup -w -c scripts/config.js --sourcemap --environment TARGET:webfull-dev",

本地运行

npm run dev

通过live server启动服务

这样每次修改源码，都会实时发布到dist下的vue.js 我们就可以实时调试了访问地址： 访问地址：http://127.0.0.1:5500/dist/vue.js

3.改造现有项目成cdn

vue.config.js

module.exports = {
    chainWebpack: config => { 
      config.externals({
        vue: "Vue", 
      }); 
    },
    configureWebpack: {
      devtool: "eval-source-map"
    },
    lintOnSave: false
  };

public/index.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="">
  <head>
    <meta charset="utf-8">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
    <meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1.0">
    <link rel="icon" href="/link/to?link=https://www.swvq.com/vuejs/<%= BASE_URL %>favicon.ico">
    <title><%= htmlWebpackPlugin.options.title %></title> 
     <!-- 这里是本地的vue源码 -->
    <script src="http://127.0.0.1:5500/dist/vue.js"></script>
  </head>
  <body>
    <noscript>
    </noscript>
    <div id="app"></div>
    <!-- built files will be auto injected -->
  </body>
</html>

这里cdn改成生成自己生成的vue sourcemap 实时地址。

4.调试代码

在开发者工具里，crtl p 打开源码搜索框，输入keepalive，找到对应的源码。

在render方法里打上断点，可以发现每当路由发送变化，keepalive的render方法都会重新渲染

打开源码

/* @flow */

import { isRegExp, remove } from 'shared/util'
import { getFirstComponentChild } from 'core/vdom/helpers/index'

type CacheEntry = {
  name: ?string;
  tag: ?string;
  componentInstance: Component;
};

type CacheEntryMap = { [key: string]: ?CacheEntry };

function getComponentName (opts: ?VNodeComponentOptions): ?string {
  return opts && (opts.Ctor.options.name || opts.tag)
}

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)
  }
  /* istanbul ignore next */
  return false
}

function pruneCache (keepAliveInstance: any, filter: Function) {
  const { cache, keys, _vnode } = keepAliveInstance
  for (const key in cache) {
    const entry: ?CacheEntry = cache[key]
    if (entry) {
      const name: ?string = entry.name
      if (name && !filter(name)) {
        pruneCacheEntry(cache, key, keys, _vnode)
      }
    }
  }
}

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

const patternTypes: Array<Function> = [String, RegExp, Array]

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

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

  methods: {
    cacheVNode() {
      const { cache, keys, vnodeToCache, keyToCache } = this
      if (vnodeToCache) {
        const { tag, componentInstance, componentOptions } = vnodeToCache
        cache[keyToCache] = {
          name: getComponentName(componentOptions),
          tag,
          componentInstance,
        }
        keys.push(keyToCache)
        // prune oldest entry
        if (this.max && keys.length > parseInt(this.max)) {
          pruneCacheEntry(cache, keys[0], keys, this._vnode)
        }
        this.vnodeToCache = null
      }
    }
  },

  created () {
    this.cache = Object.create(null)
    this.keys = []
  },

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

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

  updated () {
    this.cacheVNode()
  },

  render () {
    const slot = this.$slots.default
    const vnode: VNode = getFirstComponentChild(slot)
    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
      if (cache[key]) {
        vnode.componentInstance = cache[key].componentInstance
        // make current key freshest
        remove(keys, key)
        keys.push(key)
      } else {
        // delay setting the cache until update
        this.vnodeToCache = vnode
        this.keyToCache = key
      }

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

这里包含了整个keepalive的所有逻辑，

• 刚开始也以为是LRU的设置问题，测试后发现keepalive的数组都是能正常释放。

• 怀疑是max最大长度限制，解决也是正常。 确保keepalive内部能正常释放引用后，就要想如何修复这个bug，关键就是把children设置为空

组件.$vnode.parent.componentOptions.children = []

最合适的位置就在每次render的时候都重置一下所有错误的引用即可

代码如下，把错误引用的children设置为空

  render () {
    const slot = this.$slots.default
    const vnode: VNode = getFirstComponentChild(slot) 
    
    //修复缓存列表问题
    for (const key in this.cache) {
      const entry: ?CacheEntry = this.cache[key]
      if (entry && vnode && entry.tag && entry.tag !== vnode.tag ) { //如果当前的缓存对象不为空 并且 缓存与当前加载不一样
        entry.componentInstance.$vnode.parent.componentOptions.children = []
      }
    }
   .....
}

怀着喜悦的心情以为一切ok，运行后发现，a4依然被保留着。NND点击后发现，是a4的dom已经没在显示，dom处于游离detach状态，看看是谁还引用着。好家伙，又是父节点keepalive的引用着，这次是elm。

于是在keepalive源码的render方法加入

entry.componentInstance.$vnode.parent.elm = null

整体代码如下

  render () {
    const slot = this.$slots.default
    const vnode: VNode = getFirstComponentChild(slot) 
    
    //修复缓存列表问题
    for (const key in this.cache) {
      const entry: ?CacheEntry = this.cache[key]
      if (entry && vnode && entry.tag && entry.tag !== vnode.tag ) { //如果当前的缓存对象不为空 并且 缓存与当前加载不一样
        entry.componentInstance.$vnode.parent.componentOptions.children = []
        entry.componentInstance.$vnode.parent.elm = null
      }
    }
   .....
}

再次怀着喜悦的心情运行，发现这次靠谱了。

nice~~

总结

• 由于早期浏览器的架构都是一个页面html一个tab，所以很少会出现tab内存不够的情况。但是随着前端工程化的发展，单页面客户端渲染的应用也越来越普及。所以内存的问题也会日渐均增，对内存的优化与问题也会越来越多。

• 当遇到偶发的奔溃问题时候，chrome的内存工具是个很好的帮手，可以快速生成报告并告知你引用的嵌套关系。

• 分析问题还有一个好方法就是对比其他vue多页签项目是否存在内存泄露问题，结果发现一样存在。基于这个前提再去分析官方的代码。

• 官方源码其实也提供了好像的调试环境，配合sourcemap对于分析定位和调试源码问题非常关键。

• 当然改源码都是下策，最好的办法还是提issue。赶紧上githut 提个PR看看，从代码源头处理掉这个bug。

这篇好文章是转载于：学新通技术网