结合例子有以下情况

<keep-alive>
    <coma v-if="visible"></coma>
    <comb v-else></comb>
</keep-alive>
<button @click="visible = !visible">更改</button>

例如在coma和comb都有一个input都有对应的value，如果我们不用keep-alive，当更改visible的时候，这两个组件都会重新渲染，先前输入的内容就会丢失，会执行一遍完整的生命周期流程:beforeCreate => created...。
但是如果我们用了keep-alive，那么在次切换visible的时候，input对应的value为上次更改时候的值。所以keep-alive主要是用于保持组件的状态，避免组件反复创建。

原理

keep-alive的使用方法定在core/components/keep-alive中

export default {
    abstract: true,
    props: {
        include: patternTypes, // 缓存白名单
        exclude: patternTypes,  // 缓存黑名单
        max: [String, Number] // 缓存的实例上限
    },
    created() {
        // 用于缓存虚拟DOM
        this.cache = Object.create(null);
        this.keys = [];
    },
    mounted() {
    // 用于监听i黑白名单，如果发生调用pruneCache
    // pruneCache更新vue的cache缓存
        this.$watch('include', val => {
            pruneCache(this, name => matches(val, name))
        })
        this.$watch('exclude', val => {
            pruneCache(this, name => !matches(val, name))
        })
    }
    render() {
        //...
    }
}

上面代码中定义了多个声明周期的操作，最重要的render函数，下面来看看是如何实现的

`render`

render () {
    const slot = this.$slots.default
    const vnode: VNode = getFirstComponentChild(slot) // 找到第一个子组件对象
    const componentOptions: ?VNodeComponentOptions = vnode && vnode.componentOptions
    if (componentOptions) { // 存在组件参数
      // check pattern
      const name: ?string = getComponentName(componentOptions) // 组件名
      const { include, exclude } = this
      if ( // 条件匹配
        // 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 // 定义组件的缓存key
        // 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]) { // 已经缓存过该组件
        vnode.componentInstance = cache[key].componentInstance
        // make current key freshest
        remove(keys, key)
        keys.push(key) // 调整key排序
      } else {
        cache[key] = vnode // 缓存组件对象
        keys.push(key)
        // prune oldest entry
        if (this.max && keys.length > parseInt(this.max)) { // 超过缓存数限制，将第一个删除
          pruneCacheEntry(cache, keys[0], keys, this._vnode)
        }
      }

      vnode.data.keepAlive = true // 渲染和执行被包裹组件的钩子函数需要用到
    }
    return vnode || (slot && slot[0])
  }

进行分步骤进行分析

获取keep-alive对象包括的第一个子组件对象
根据白黑名单是否匹配返回本身的vnode
根据vnode的cid和tag生成的key，在缓存对象中是否有当前缓存，如果有则返回，并更新key在keys中的位置
如果当前缓存对象不存在缓存，就往cache添加这个的内容，并且根据LRU算法删除最近没有使用的实例
设置为第一个子组件对象的keep-alive为true

首次渲染

结合文章开头的文章进行分析当前例子，当页面首次渲染的时候，因为组件的渲染过程是先子组件后父组件的，所以这里就能拿到子组件的数据，然后把子组件的vnode信息存储到cache中，并且把coma组件的keepAlive的置为true。这个有个疑问，为什么能拿到子组件的componentOptions，借助上面个例子，我们知道生成vnode是通过render函数，render函数是通过在platforms/web/entry-runtime-with-compiler中定义，通过compileToFunctions将template编译为render函数，看一下生成的对应render函数

<template>
    <div class="parent">
        <keep-alive>
            <coma v-if="visible"></coma>
        <comb v-else></comb>
        </keep-alive>
    </div>
</template>
<script>
(function anonymous() {
  with(this) {
    return _c('div', {
      staticClass: "parent"
    }, [
      _c('keep-alive', [(visibility) ? _c('coma') : _c('comb')], 1), 
      _c('button', {
      on: {
        "click": change
      }
    }, [_v("change")])], 1)
  }
})
</script>

可以看到生成的render函数中有关keep-alive的生成过程

 _c('keep-alive', [(visibility) ? _c('coma') : _c('comb')], 1),

在keep-alive中先调用了_c('coma')，所以才能访问到到子组件的componentOptions，具体的_c是在vdom/create-element.js中定义，他判断是生成组件vnode还是其他的。

更改`data`，触发`patch`

在首次渲染的时候，我们更改coma中的input的值，看当visible再次更改为true的时候，input是否会记住先前的值。因为更改了visible的值后，会重新执行这段代码

updateComponent = () => {
    vm._update(vm._render())
}

所以就会重新执行keep-alive的render函数，因为在首次渲染的时候已经把数据存入到cache中，所以这次数据直接从cache中获取执行。

vnode.componentInstance = cache[key].componentInstance

在首次渲染的时候提到当key值不存在的时候会先将子组件的vnode缓存起来，如果通过打断点的方式可以看到首次渲染的时候componentInstance为undefined，componentInstance实际是在patch过程中调用组件的init钩子才生成的，那么为什么这个时候能拿到呢，这里通过一个例子来进行讲解例如有下面例子

a = {
    b: 1
}
c = a;
a.b = 5;
console.log(c.b) // 5

object是引用类型，所以原对象发生更改的时候引用的地方也会发生改变
那么就把先前的状态信息重新赋值给了coma，然后为什么赋值给了coma，coma的就不会执行组件的创建过程呢，看patch的代码，当执行到createComponent的时候，因为coma为组件，就会执行组件相关的逻辑

// core/vdom/patch.js
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);
        }
    }
}
// core/vdom/create-component
init(vnode) {
    if (vnode.componentInstance && 
        !vnode.componentInstance._isDetroyed &&
        vnode.data.keepAlive) {
            const mountedNode: any = node;
            componentVnodeHooks.prepatch(mountedNode, mountedNode)
    } else {
        const child = vnode.componentInstance = createComponentInstanceForVnode(
            vnode,
            activeInstance
        )
        child.$mount(vnode.elm)
    }
}

因为vnode.componentInstance在keep-alive已经进行了重新赋值，所以并且keepAlive为true，所以只会执行prepatch，所以created、mounted钩子都不会执行。

`keep-alive`本身创建和`patch`过程

在core/instance/render中，可以看到updateComponent的定义

updateComponent = () => {
    vm._update(vm._render())
}

所以首先调用keep-alive的render函数生成vnode，然后调用vm._update执行patch操作，那么keep-alive和普通组件在首次创建的时候和patch过程中有什么差异呢?

首次渲染

不管keep-alive是不是抽象组件，他终究是个也是个组件，所以也会执行组件相应的逻辑，在首次渲染的时候执行patch操作，执行到core/vdom/patch中

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 */)
        }
    }
}

因为是首次渲染所以componentInstance并不存在，所以只执行了init钩子，init的具体作用就是创建子组件实例。
但keep-alive毕竟是抽象组件，那抽象组件和正常组件区别体现在哪儿呢？在core/instance/lifecycle中可以看到，不是抽象组件的时候才会往父组件中加入本身,，并且子组件也不会往抽象组件$children中加入自己。这个函数又是在vm._init中进行调用的

let parent = options.parent
  if (parent && !options.abstract) {
    while (parent.$options.abstract && parent.$parent) {
      parent = parent.$parent
    }
    parent.$children.push(vm)
  }

更改数据后`patch`过程

结合上面的例子，当visible发生更改的时候，会影响到keep-alive组件吗，在patch的那片文章提到过当data中的值发生改变的时候，会触发updateComponent

updateComponent = () => {
    vm._update(vm._render())
}

就会重新执行keep-alive的render函数，重新执行根组件的patch过程，具体的原理课参照Vue 源码patch过程详解，这里就直接执行了keep-alive组件的prepatch钩子

待解决

这里有个问题需要解决一下，每次到达下一个tick的时候都需要进行重新生成vnode，这里有什么办法优化吗，能不能用其他方式来替换，还是说必须这么做？小伙伴能想到什么好的办法吗？

`keep-alive`是否是必须的

可以看到keep-alive对于缓存数据是有巨大帮助的，并且可以防止组件反复创建。那么就有问题了，是否绝大多数组件都可以使用keep-alive用于提高性能。

什么场景使用
在页面中，我们如果返回上一个页面是会刷新数据的，如果我们需要保留离开页面时候的状态，那么就需要使用keep-alive
什么场景不使用
先思考使用keep-alive是否有必要，如果两个组件切换是不需要保存状态的，那还需要吗。你可能说用keep-alive能节省性能，那我们在需要在activated重置这些属性。这样做有几点风险
1. 你能确定把所有的变量都进行了重置了吗，这个风险是可控的吗
2. 所有的缓存都放在了cache中，当组件过多的时候内容过多，就导致这个对象巨大，还能起到提高性能的需求吗，这个表示怀疑态度

Vue的源码分析的文章会一直更新，麻烦关注一下我的github