作者：vivo 網際網路前端團隊- Tang Xiao

本文梳理了基於阿里開源微前端框架qiankun，實現多頁籤及子應用快取的方案，同時還類比了多個不同方案之間的區別及優劣勢，為使用微前端進行多頁籤開發的同學，提供一些參考。

一、多頁籤是什麼？

我們常見的瀏覽器多頁籤、編輯器多頁籤，從產品角度來說，就是為了能夠實現使用者存取可記錄，快速定位工作區等作用；那對於單頁應用，可以通過實現多頁籤，對使用者的存取記錄進行快取，從而提供更好的使用者體驗。

前端可以通過多種方式實現多頁籤，常見的方案有兩種：

通過CSS樣式display:none來控制頁面的顯示隱藏模組的內容；
將模組序列化快取，通過快取的內容進行渲染（與vue的keep-alive原理類似，在單頁面應用中應用廣泛）。

相對於第一種方式，第二種方式將DOM格式儲存在序列化的JS物件當中，只渲染需要展示的DOM元素，減少了DOM節點數，提升了渲染的效能，是當前主流的實現多頁籤的方式。

那麼相對於傳統的單頁面應用，通過微前端qiankun進行改造後的前端應用，在多頁簽上實現會有什麼不同呢？

1.1 單頁面應用實現多頁籤

改造前的單頁面應用技術棧是Vue全家桶(vue2.6.10 + element2.15.1 + webpack4.0.0+vue-cli4.2.0)。

vue框架提供了keep-alive來支援快取相關的需求，使用keep-alive即可實現多頁籤的基本功能，但是為了支援更多的功能，我們在其基礎上重新封裝了vue-keep-alive元件。

相對較於keep-alive通過include、exclude對快取進行控制，vue-keep-alive使用更原生的釋出訂閱方式來刪除快取，可以實現更完整的多頁籤功能，例如同個路由可以根據引數的不同派生出多個路由範例（如開啟多個詳情頁頁籤）以及動態刪除快取範例等功能。

下面是vue-keep-alive自定義的拓展實現：

created() {
  // 動態刪除快取範例監聽
  this.cache = Object.create(null);
  breadCompBus.$on('removeTabByKey', this.removeCacheByKey);
  breadCompBus.$on('removeTabByKeys', (data) => {
    data.forEach((item) => {
      this.removeCacheByKey(item);
    });
  });
}

vue-keep-alive元件即可傳入自定義方法，用於自定義vnode.key，支援同一匹配路由中派生多個範例。

// 傳入`vue-keep-alive`的自定義方法
function updateComponentsKey(key, name, vnode) {
  const match = this.$route.matched[1];

  if (match && match.meta.multiNodeKey) {
    vnode.key = match.meta.multiNodeKey(key, this.$route);
    return vnode.key;
  }

  return key;
}

1.2 使用qiankun進行微前端改造後，多頁籤快取有什麼不同

qiankun是由螞蟻金服推出的基於Single-Spa實現的前端微服務架構，本質上還是路由分發式的服務架構，不同於原本 Single-Spa採用JS Entry用的方案，qiankun採用HTML Entry 方式進行了替代優化。

使用qiankun進行微前端改造後，頁面被拆分為一個基座應用和多個子應用，每個子應用都執行在獨立的沙箱環境中。

相對於單頁面應用中通過keep-alive管控元件範例的方式，拆分後的各個子應用的keep-alive並不能管控到其他子應用的範例，我們需要快取對所有的應用生效，那麼只能將快取放到基座應用中。

這個就存在幾個問題：

載入：主應用需要在什麼時候，用什麼方式來載入子應用範例？
渲染：通過快取範例來渲染子應用時，是通過DOM顯隱方式渲染子應用還是有其他方式？
通訊：關閉頁籤時，如何判斷是否完全解除安裝子應用，主應用應該使用什麼通訊方式告訴子應用？

二、方案選擇

通過在Github issues及掘金等平臺的一系列資料查詢和對比後，關於如何在qiankun框架下實現多頁籤，在不修改qiankun原始碼的前提下，主要有兩種實現的思路。

2.1 方案一：多個子應用同時存在

實現思路：

在dom上通過v-show控制顯示哪一個子應用，及display:none;控制不同子應用dom的顯示隱藏。

url變化時，通過loadMicroApp手動控制載入哪個子應用，在頁籤關閉時，手動呼叫unmount方法解除安裝子應用。

範例：

<template>
  <div id="app">
  <header>
    <router-link to="/app-vue-hash/">app-vue-hash</router-link>
    <router-link to="/app-vue-history/">app-vue-history</router-link>
    <router-link to="/about">about</router-link>
  </header>
  <div id="appContainer1" v-show="$route.path.startsWith('/app-vue-hash/')"></div>
  <div id="appContainer2" v-show="$route.path.startsWith('/app-vue-history/')"></div>
  <router-view></router-view>
</div>
</template>

<script>
import { loadMicroApp } from 'qiankun';

const apps = [
{
  name: 'app-vue-hash',
  entry: 'http://localhost:1111',
  container: '#appContainer1',
  props: { data : { store, router } }
},
{
  name: 'app-vue-history',
  entry: 'http://localhost:2222',
  container: '#appContainer2',
  props: { data : store }
}
]

export default {
  mounted() {
    // 優先載入當前的子專案
    const path = this.$route.path;
    const currentAppIndex = apps.findIndex(item => path.includes(item.name));
    if(currentAppIndex !== -1){
      const currApp = apps.splice(currentAppIndex, 1)[0];
      apps.unshift(currApp);
    }
    // loadMicroApp 返回值是 app 的生命週期函數陣列
    const loadApps = apps.map(item => loadMicroApp(item))
    // 當 tab 頁關閉時，呼叫 loadApps 中 app 的 unmount 函數即可
  },
}
</script>

具體的DOM展示（通過display:none;控制不同子應用DOM的顯隱）：

方案優勢：

loadMicroApp是qiankun提供的API，可以方便快速接入；
該方式不解除安裝子應用，頁籤切換速度比較快。

方案不足：

子應用切換時不銷燬DOM，會導致DOM節點和事件監聽過多，嚴重時會造成頁面卡頓；
子應用切換時未解除安裝，路由事件監聽也未解除安裝，需要對路由變化的監聽做特殊的處理。

2.2 方案二：同一時間僅載入一個子應用，同時儲存其他應用的狀態

實現思路：

通過registerMicroApps註冊子應用，qiankun會通過自動載入匹配的子應用；
參考keep-alive實現方式，每個子應用都快取自己範例的vnode，下次進入子應用時可以直接使用快取的vnode直接渲染為真實DOM。

方案優勢：

同一時間，只是展示一個子應用的active頁面，可減少DOM節點數；
非active子應用解除安裝時同時會解除安裝DOM及不需要的事件監聽，可釋放一定記憶體。

方案不足：

沒有現有的API可以快速實現，需要自己管理子應用快取，實現較為複雜；
DOM渲染多了一個從虛擬DOM轉化為真實DOM的一個過程，渲染時間會比第一種方案稍多。

vue元件範例化過程簡介

這裡簡單的回顧下vue的幾個關鍵的渲染節點：

vue關鍵渲染節點（來源：掘金社群）

compile：對template進行編譯，將AST轉化後生成render function;

render：生成VNODE虛擬DOM;

patch ：將虛擬DOM轉換為真實DOM;

因此，方案二相對於方案一，就是多了最後patch的過程。

2.3 最終選擇

根據兩種方案優勢與不足的評估，同時根據我們專案的具體情況，最終選擇了方案二進行實現，具體原因如下：

過多的DOM及事件監聽，會造成不必要的記憶體浪費，同時我們的專案主要以編輯器展示和資料展示為主，單個頁籤內內容較多，會更傾向於關注記憶體使用情況；

方案二在子應用二次渲染時多了一個patch過程，渲染速度不會慢多少，在可接受範圍內。

三、具體實現

在上面一部分我們簡單的描述了方案二的一個實現思路，其核心思想就是是通過快取子應用範例的vnode，那麼這一部分，就來看下它的一個具體的實現的過程。

3.1 從元件級別的快取到應用級別的快取

在vue中，keep-alive元件通過快取vnode的方式，實現了元件級別的快取，對於通過vue框架實現的子應用來說，它其實也是一個vue範例，那麼我們同樣也可以做到通過快取vnode的方式，實現應用級別的快取。

通過分析keep-alive原始碼，我們瞭解到keep-alive是通過在render中進行快取命中，返回對應元件的vnode，並在mounted和updated兩個生命週期勾點中加入對子元件vnode的快取。

// keep-alive核心程式碼
render () {
  const slot = this.$slots.default
  const vnode: VNode = getFirstComponentChild(slot)
  const componentOptions: ?VNodeComponentOptions = vnode && vnode.componentOptions
  if (componentOptions) {
    // 更多程式碼...
    // 快取命中
    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
    }
    // 設定keep-alive，防止再次觸發created等生命週期
    vnode.data.keepAlive = true
  }
  return vnode || (slot && slot[0])
}
// mounted和updated時快取當前元件的vnode
mounted() {
  this.cacheVNode()
}
updated() {
  this.cacheVNode()
}

相對於keep-alive需要在mounted和updated兩個生命週期中對vnode快取進行更新，在應用級的快取中，我們只需要在子應用解除安裝時，主動對整個範例的vnode進行快取即可。

// 父應用提供unmountCache方法
function unmountCache() {
  // 此處永遠只會儲存首次載入生成的範例
  const needCached = this.instance?.cachedInstance || this.instance;
  const cachedInstance = {};
  cachedInstance._vnode = needCached._vnode;
  // keepalive設定為必須 防止進入時再次created，同keep-alive實現
  if (!cachedInstance._vnode.data.keepAlive) cachedInstance._vnode.data.keepAlive = true;
  // 省略其他程式碼...

  // loadedApplicationMap用於是key-value形式，用於儲存當前應用的範例
  loadedApplicationMap[this.cacheKey] = cachedInstance;
  // 省略其他程式碼...

  // 解除安裝範例
  this.instance.$destroy();
  // 設定為null後可進行垃圾回收
  this.instance = null;
}

// 子應用在qiankun框架提供的解除安裝方法中，呼叫unmountCache
export async function unmount() {
  console.log('[vue] system app unmount');
  mainService.unmountCache();
}

3.2 移花接木——將vnode重新掛載到一個新範例上

將vnode快取到記憶體中後，再將原有的instance解除安裝，重新進入子應用時，就可以使用快取的vnode進行render渲染。

// 建立子應用範例，有快取的vnode則使用快取的vnode
function newVueInstance(cachedNode) {
  const config = {
    router: this.router,
    store: this.store,
    render: cachedNode ? () => cachedNode : instance.render, // 優先使用快取vnode
  });
  return new Vue(config);
}

// 範例化子應用範例，根據是否有快取vnode確定是否傳入cachedNode
this.instance = newVueInstance(cachedNode);
this.instance.$mount('#app');

那麼，這裡不禁就會有些疑問：

如果我們每次進入子應用時，都重新建立一個範例，那麼為什麼還要解除安裝，直接不解除安裝就可以了嗎？

將快取vnode使用到一個新的範例上，不會有什麼問題嗎？

首先我們回答一下第一個問題，為什麼在切換子應用時，要解除安裝掉原來的子應用範例，有兩個考慮方面：

其一，是對記憶體的考量，我們需要的其實僅僅是vnode，而不是整個範例，快取整個範例是方案一的實現方案，所以，我們僅需要快取我們需要的物件即可；
其二，解除安裝子應用範例可以移除不必要的事件監聽，比如vue-router對popstate事件就進行了監聽，我們在其他子應用操作時，並不希望原來的子應用也對這些事件進行響應，那麼在子應用解除安裝時，就可以移除掉這些監聽。

對於第二個問題，情況會更加複雜一點，下面一個部分，就主要來看下主要遇到了哪些問題，又該如何去解決。

3.3 解決應用級快取方案的問題

3.3.1 vue-router相關問題

在範例解除安裝後對路由變化監聽失效；
新的vue-router對原有的router params等引數記錄失效。

首先我們需要明確這兩個問題的原因：

第一個是因為在子應用解除安裝時移除了對popstate事件的監聽，那麼我們需要做的就是重新註冊對popstate事件的監聽，這裡可以通過重新範例化一個vue-router解決；
第二問題是因為通過重新範例化vue-router解決第一個問題之後，實際上是一個新的vue-router，我們需要做的就是不僅要快取vnode，還需要快取router相關的資訊。

大致的解決實現如下：


// 範例化子應用vue-router
function initRouter() {
  const { router: originRouter } = this.baseConfig;
  const config = Object.assign(originRouter, {
    base: `app-kafka/`,
  });
  Vue.use(VueRouter);
  this.router = new VueRouter(config);
}

// 建立子應用範例，有快取的vnode則使用快取的vnode
function newVueInstance(cachedNode) {
  const config = {
    router: this.router, // 在vue init過程中，會重新呼叫vue-router的init方法，重新啟動對popstate事件監聽
    store: this.store,
    render: cachedNode ? () => cachedNode : instance.render, // 優先使用快取vnode
  });
  return new Vue(config);
}

function render() {
  if（isCache） {
    // 場景一、重新進入應用（有快取）
    const cachedInstance = loadedApplicationMap[this.cacheKey];

    // router使用快取命中
    this.router = cachedInstance.$router;
    // 讓當前路由在最初的Vue範例上可用
    this.router.apps = cachedInstance.catchRoute.apps;
    // 使用快取vnode重新範例化子應用
    const cachedNode = cachedInstance._vnode;
    this.instance = this.newVueInstance(cachedNode);
  } else {
    // 場景二、首次載入子應用/重新進入應用（無快取）
    this.initRouter();
    // 正常範例化
    this.instance = this.newVueInstance();
  }
}

function unmountCache() {
  // 省略其他程式碼...
  cachedInstance.$router = this.instance.$router;
  cachedInstance.$router.app = null;
  // 省略其他程式碼...
}

3.3.2 父子元件通訊

多頁籤的方式增加了父子元件通訊的頻率，qiankun有提供setGlobalState通訊方式，但是在單應用模式下，同一時間僅支援和一個子應用進行通行，對於unmount 的子應用來說，無法接收到父應用的通訊，因此，對於不同的場景，我們需要更加靈活的通訊方式。

子應用——父應用：使用qiankun自帶通訊方式；

從子到父的通訊場景較為簡單，一般只有路由變化時進行上報，並且僅為啟用狀態的子應用才會上報，可直接使用qiankun自帶通訊方式；

父應用——子應用：使用自定義事件通訊；

父應用到子應用，不僅需要和active狀態的子應用通訊，還需要和當前處於快取中子應用通訊；

因此，父應用到子應用，通過自定義事件的方式，能夠實現父應用和多個子應用的通訊。

// 自定義事件釋出
const evt = new CustomEvent('microServiceEvent', {
  detail: {
    action: { name: action, data },
    basePath, // 用於子應用唯一標識
  },
});
document.dispatchEvent(evt);

// 自定義事件監聽
document.addEventListener('microServiceEvent', this.listener);

3.3.3 快取管理，防止記憶體洩露

使用快取最重要的事項就是對快取的管理，在不需要的時候及時清理，這在JS中是非常重要但很容易被忽略的事項。

應用級快取

子應用vnode、router等屬性，子應用切換時快取；

頁面級快取

通過vue-keep-alive快取元件的vnode；

刪除頁籤時，監聽remove事件，刪除頁面對應的vnode；

vue-keep-alive元件中所有快取均被刪除時，通知刪除整個子應用快取；

3.4 整體框架

最後，我們從整體的視角來了解下多頁籤快取的實現方案。

因為不僅僅需要對子應用的快取進行管理，還需要將vue-keep-alive元件註冊到各個子應用中等事項，我們將這些服務統一在主應用的mainService中進行管理，在registerMicroApps註冊子應用時通過props傳入子應用，這樣就能夠實現同一套程式碼，多處複用。

// 子應用main.js
let mainService = null;

export async function mount(props) {
  mainService = null;
  const { MainService } = props;
  // 註冊主應用服務
  mainService = new MainService({
  // 傳入對應引數
  });
  // 範例化vue並渲染
  mainService.render(props);
}
export async function unmount() {
  mainService.unmountCache();
}

最後對關鍵流程進行梳理：

四、現有問題

4.1 暫時只支援vue框架的範例快取

該方案也是基於vue現有特性支援實現的，在react社群中對於多頁籤實現並沒有統一的實現方案，筆者也沒有過多的探索，考慮到現有專案是以vue技術棧為主，後期升級也會只升級到vue3.0，在一段時間內是可以完全支援的。

五、總結

相較於社群上大部分通過方案一進行實現，本文提供了另一種實現多頁籤快取的一種思路，主要是對子應用快取處理上有些許的不同，大致的思路及通訊的方式都是互通的。

另外本文對qiankun框架的使用沒有做太多的發散總結，官網和Github上已經有很多相關問題的總結和踩坑經驗可供參考。

最後，如果文章有什麼問題或錯誤，歡迎指出，謝謝。

參考閱讀

基於微前端qiankun的多頁籤快取方案實踐