news 2026/9/22 2:02:49

手写简化版Vue3:从响应式到diff的核心原理与Vue2对比

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张小明

前端开发工程师

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手写简化版Vue3:从响应式到diff的核心原理与Vue2对比

简介:面向 Vue 开发者与源码阅读爱好者的 Vue3 源码解析资料包,以 Vue2 为对比基线,拆解 Composition API、ref/reactive、Teleport、Suspense 等核心特性,并附简单可运行实现帮助理解设计思路。资源压缩包共 232 个文件,核心为 161 个 TypeScript 源码文件,另含 23 个 JSON 配置、18 个 JS 脚本、12 个 Markdown 说明及少量 HTML/CSS 演示页面,整体仅 359KB,轻量且便于按模块对照阅读。已有 197 人学习下载。通过学习可从源码层面掌握 Vue3 响应式系统重构、模板编译优化与 Tree-shaking 等关键机制,同时结合 Vue2 的差异说明,快速建立新版框架的整体认知。内容的源码注释与简版实现,尤其适合希望从选项式 API 平滑过渡到组合式 API、并想弄清 v-bind/v-on 简写、Fragment 根节点等语法细节的进阶学习者。

1. 写在前面:这个“源码解析+简单实现”项目到底值不值得折腾

最早看到vue-next-learn这个仓库名的时候,我第一反应是“又一个教你看 Vue3 源码的教程”,但作者在标题里加上了“简单实现”和“对比 Vue2”,这几个词组合在一起就很有意思了。它不是单纯把源码注释一遍,而是带着你自己动手写一个简化版的 Vue3,同时把 Vue2 的老设计和 Vue3 的新方案摆在一起对照。这种学习路径,说实话比看一百遍官方文档都管用。

Vue3 的源码是出了名的绕——reactiverefeffectcomputedpatchFlag最长递增子序列,这些概念如果你只是零散地刷面试题,过两天就忘了。但如果你能亲手把响应式系统从零写一遍,再对比着看 Vue2 的Object.defineProperty版本哪里别扭、Vue3 的Proxy版本哪里爽,知识的记忆深度完全不一样。

这个项目适合三类人:第一类是准备跳槽的高级前端,面试必问 diff 优化和响应式原理,光背概念容易翻车,真动手写过才能答得细;第二类是对框架有好奇心、不满足于“会用”的工程师;第三类是带团队做技术选型的人,搞清楚 Vue2 和 Vue3 的本质差异,你就知道存量项目到底该不该迁移。

我自己按这个思路撸完一遍简化版之后,最大的感受是:源码解析的价值不在于记住每一行代码,而在于你能理解设计者的决策链路,然后把你自己的代码也写得更有章法。这篇博文就顺着这个项目的过程,把我踩过的坑、对比过的差异、简化实现时的几个关键设计,完整记录下来。

2. 整体设计与学习路径:为什么“对比 Vue2 + 简单实现”是最高效的源码入门方式

2.1 学习源码最容易踩的坑:从入口文件开始死磕

很多人学源码,习惯从packages/vue/src/index.ts开始一行行往下读,结果读不到 200 行就晕了。Vue3 的源码是 monorepo 架构,拆成了reactivityruntime-coreruntime-domcompiler-corecompiler-dom等多个包,包之间还有互相引用的关系。从入口开始读,你会被createApp牵着一路跳到ensureRenderer,然后又被baseCreateRenderer里的上千行代码震住。

vue-next-learn这个项目比较聪明的地方,是先建立了一个“最小可运行闭环”——用一个简化版的渲染器实现一个hello world,再逐步把响应式、diff、编译优化这些模块加进去。先跑通,再深入,而不是一上来就钻到复杂路径里出不来。这个思路和我实际读源码的体验是一致的:源码里 80% 的代码都是处理边界情况的,你要先抓住那 20% 的主干逻辑。

2.2 以“我能写出来”为标准反向学习

这个项目的实操方式是:每个模块都先看一眼 Vue3 的真实实现思路,然后合上源码,按自己的理解去写一个能跑通的简化版。比如响应式,第一步用Proxy实现基本的数据劫持,第二步实现effect的依赖收集和触发更新,第三步再处理ref.value包装,第四步才考虑computed的缓存和watch的异步调度。

你写的过程中必然会遇到问题:effect嵌套怎么处理?reactive对象里的深层属性为什么改不动?track的时候activeEffect为什么是undefined?这些问题是读源码时很容易滑过去的细节,但是自己动手写,每一个都会卡住你。卡住了再回头看源码,才是带着问题找答案,效率和死记硬背完全不是一个量级。

我个人的建议是:不要追求“写出一模一样的源码”,而是追求“功能行为一致”。简化实现的意义在于抓住核心原理,而不是复刻每一条边界分支。

2.3 用“差异对比”驱动理解

Vue2 和 Vue3 的对比,不是简单列一个“defineProperty vs Proxy”的表格就完了。真正有价值的是理解每一个差异背后的连锁反应。

举一个典型的例子:Vue2 的响应式因为依赖Object.defineProperty,所以需要在初始化时就递归遍历整个 data 对象完成属性劫持,这导致两个问题——一是对象新增属性不会触发更新,所以才有$set;二是深层次对象初始化性能开销大。Vue3 的Proxy是惰性代理,访问到哪一层才代理哪一层,新增属性天然可以被拦截到,所以$set直接没了。这不只是 API 差异,它是整个框架架构的转折点。

再比如 diff 算法:Vue2 的 diff 是全量对比,而且比较过程中对于不相等的节点直接创建新元素替换;Vue3 引入了静态标记(patchFlag),编译器在编译时就分析出哪些节点是动态的,diff 时只对比有标记的节点,性能提升非常明显。如果不把两代框架放在一起看,你很难感受到这些设计带来的实际收益。

3. 核心细节解析:响应式、虚拟 DOM 和 diff 到底差在哪

3.1 响应式系统:从Object.definePropertyProxy

响应式是 Vue 最核心的模块。Vue2 的响应式流程大致是:初始化 data 时递归遍历每个属性,用Object.defineProperty把属性都转成 getter/setter,然后在 getter 里收集依赖(dep),在 setter 里通知依赖更新(notify)。这一套在 Vue 刚出来那几年是划时代的,但它有几个天花板级别的局限。

先说新增属性和删除属性的问题。Object.defineProperty是对已有属性的拦截,你新增一个this.obj.newKey,这个属性根本不存在,自然无法被劫持,于是 Vue2 只能提供Vue.$setVue.$delete这种强制补充 API。再说数组的问题,Object.defineProperty是可以拦截arr[1] = xxx这种下标赋值的,但 Vue2 考虑到性能和实现成本,只拦截了 7 个会修改数组本身的 methods(pushpopshiftunshiftsplicesortreverse),下标赋值和.length修改都监听不到。

Vue3 用Proxy从根本解决了这些问题。Proxy可以代理整个对象,不管你是访问obj.a还是给obj加一个新属性obj.b = 2,都会触发get/settraps。数组也不需要 hack 那些方法了,下标赋值、长度变化、push这些操作全部走settrap,天然被拦截到。

我在简化实现中用了这么一段代码来演示核心逻辑:

// 简化版 reactive const isObject = v => v !== null && typeof v === 'object'; function reactive(target) { if (!isObject(target)) return target; return new Proxy(target, { get(obj, key, receiver) { const res = Reflect.get(obj, key, receiver); track(obj, key); // 收集依赖 return isObject(res) ? reactive(res) : res; // 惰性代理深层对象 }, set(obj, key, value, receiver) { const result = Reflect.set(obj, key, value, receiver); trigger(obj, key); // 派发更新 return result; } }); }

这里有个容易被忽略的细节:我用Reflect.get而不是直接obj[key]。原因是如果对象有继承关系或者 getter 里有this引用,Reflect.get能确保this指向receiver(比如reactive代理对象本身),避免 this 错乱。这个坑我在第一次写简化版的时候踩过,直接obj[key]当目标对象有 getter 时,this会指向原始对象而不是代理对象,依赖收集就追错地方了。

3.2 依赖收集与派发更新的机制差异

Vue2 的依赖收集核心是DepWatcher。每个响应式属性绑一个DepDep里维护一个subs数组。Watcher是组件渲染 watcher、computed watcher、user watcher 的统称,一个组件至少有一个渲染 watcher。当访问属性触发getter时,把当前 watcher 收集进dep.subs;当属性变化触发setter时,遍历subs通知各 watcher 更新。

Vue3 的依赖收集看起来是变复杂了:新增了targetMap->depsMap->dep的层级结构,targetMap是弱引用 Map 存目标对象,depsMap存每个 key 对应的依赖集合,depSet存储。但本质还是“收集依赖 - 触发更新”那一套,只是数据结构的组织更健壮了。

我在简化实现时发现一个行为差异值得注意:Vue2 中依赖收集的最小粒度是“组件”,一个组件里任何响应式属性变化,整个组件都会重新渲染。Vue3 通过effecttrack可以做到更细粒度的依赖收集,虽然组件 still 是默认的最小更新单元,但配合computed和自定义effect能把更新范围缩得很小。这也是为什么 Vue3 能推出renderFunctionv-memo这类精细优化。

3.3 虚拟 DOM 和 diff:静态提升与 patchFlag

Vue2 的 diff 是经典的“双端对比”算法:从头从尾分头向中间夹逼,遇到相同节点就跳过,不同节点就创建或移动。整个对比过程中没有“静态节点”的概念,哪怕是模板里一段永远不变的<div>,每次更新依然要参与 diff 比较,产生不必要的虚拟节点创建和 diff 遍历。

Vue3 的编译优化是改变局面的关键。在编译阶段,模板中的节点会被分类:只含静态内容的部分会被提升为常量,在多次渲染时直接复用同一个虚拟节点对象;动态绑定的节点会被打上patchFlag,比如PROPSTEXTCLASSSTYLE等,diff 时只针对打标记的属性做对比。

我举个非常直观的例子,模板:

<div> <span>静态标题</span> <span :title="dynamicTitle">{{ dynamicText }}</span> </div>

Vue3 编译后,第一个 span 会被整体提升到渲染函数外面,不再参与每次更新;第二个 span 被打上TEXTPROPS的标记,diff 时只比较 title 属性和文本内容,其他属性一概不检查。这个优化在大型列表渲染时收益极其明显。

diff 内部还有一个 Vue2 没有的高端操作:最长递增子序列。当新旧子节点列表需要移动时,Vue3 会先通过key找到新旧节点的对应关系,然后求出“无需移动的节点”的最长递增子序列,其余节点只需要插入或移动,把 DOM 操作的次数压到最少。这个思路和 Git diff 计算相似度是同一种算法哲学,理解了它你写列表拖拽排序、虚拟滚动这种复杂组件时也会更有底气。

4. 实操过程:从零手写一个简化版 Vue3 的核心流程

4.1 确立项目结构和最小闭环

我照着vue-next-learn的思路搭了一个最简项目,目录结构如下:

vue-next-learn/ ├── src/ │ ├── reactivity/ │ │ ├── reactive.js # 手写 reactive │ │ ├── ref.js # 手写 ref │ │ ├── computed.js # 手写 computed │ │ └── effect.js # 手写 effect + track + trigger │ ├── runtime-core/ │ │ ├── renderer.js # 手写渲染器 │ │ └── component.js # 简化的组件挂载与更新 │ └── index.js # 导出 createApp └── examples/ └── counter.html # 测试用的计数器

我故意把 reactivity 和 runtime-core 分开,因为这就是 Vue3 源码的实际结构。你先写响应式模块,再写渲染模块,两部分跑通后再连起来。

先用 vite 起一个最小的页面,只挂载一个计数器,用来验证响应式是否生效。这一步的目标不是写完美代码,而是建立“改数据 -> 页面自动更新”的心智模型。

4.2 手写响应式三大件:reactive、ref、computed

我在上面的代码片段里已经给出了reactive的简化实现,接下来需要补齐effectrefcomputed

effect是响应式的发动机。每次访问响应式属性时,需要把当前的“正在执行的副作用函数”存起来,当属性变化时再把这个函数拿出来执行。我不搞同步调度那套复杂的queueJob,先做一个同步版,保证理解主流程:

let activeEffect = null; const targetMap = new WeakMap(); function track(target, key) { if (!activeEffect) return; let depsMap = targetMap.get(target); if (!depsMap) { depsMap = new Map(); targetMap.set(target, depsMap); } let dep = depsMap.get(key); if (!dep) { dep = new Set(); depsMap.set(key, dep); } dep.add(activeEffect); } function trigger(target, key) { const depsMap = targetMap.get(target); if (!depsMap) return; const dep = depsMap.get(key); if (dep) { dep.forEach(effect => effect()); } } function effect(fn) { const wrapper = () => { activeEffect = wrapper; fn(); activeEffect = null; }; wrapper(); return wrapper; }

写到这里你会发现一个重点:trigger是同步执行依赖的。源码里这里会有一层异步调度,避免count++连改 100 次导致页面渲染 100 次。但如果你第一步就引入调度器,心智负担会大很多。简化版先同步,理解完链路后再去看调度器的实现,会顺畅得多。

ref的实现不难,就是用对象包装一层.value。难点在于理解为什么需要它——你总不能让用户写reactive({ count: 1 })传个基本类型,Proxy只能代理对象,所以基本类型的响应式必须靠包装。computed的本质是effect+ 缓存标记:首次访问时执行getter求值,依赖发生变化时把缓存标记置为false,下次访问重新计算。我在写 computed 时给自己留了个加载中的 console,方便观察 lazy 求值的行为,这点挺实用的。

4.3 手写渲染器和组件的挂载更新

渲染器部分,我不写完整的createRenderer,只写一个 doc 环境可用的简化版。核心是维护虚拟节点和真实 DOM 之间的映射,遇到vnode是元素节点就createElement,是文本节点就createTextNode,然后设置属性、挂载子节点。更新时对比oldVnodenewVnode,如果type不同就直接替换整个节点,如果type相同就更新属性。

一个真实的坑:我在设置事件属性时一开始直接el[eventName] = handler,例如el.onclick = handler。对于事件绑定来说这样能用,但后续没法做事件代理和卸载优化。源码里 Vue3 是用patchEvent来处理事件的,支持@click="fn1, fn2"这种同时绑定多个函数的语法。简化版里可以先不做,但你要意识到这里简化了什么,否则后面看真正的源码会有疏漏感。

组件挂载流程也简化得很暴力:把组件对象的render()执行一遍拿到subTree,然后渲染subTree。更新时重新执行render()拿到新subTree,调用patch()完成新旧虚拟节点对比。这个流程和 Vue 的真实流程本质一致,只是没有setuppropsslots那些依赖注入的细节。

4.4 对照 Vue2 跑同一套测试用例

我搭了一套 Twin 用例:同样一个计数器组件,用 Vue2 和 Vue3 分别实现,对比响应式行为、渲染性能和代码量。

最明显的行为差异是对象新增属性。Vue2 里我写this.obj.x = 1,页面上绑定obj.x不更新,必须用Vue.$set。Vue3 里直接赋值就触发更新,不用额外操作。还有数组:Vue2 里arr[0] = 99不更新,Vue3 里正常响应。这些都是老生常谈,但亲手跑一遍能极大加深记忆。

渲染性能方面,我写了一个包含 1000 个 list item 的组件,每个 item 有一个动态 text。分别在两种框架里点击按钮修改 500 个 item 的数据,vue2 的页面更新耗时增加非常明显,vue3 因为有patchFlagstatic提升的加持,DOM 操作集中在差异节点上,耗时节省大概 40% 左右。这个测试简陋但效果直观。

5. 常见问题与排查技巧实录

5.1 为什么我用 Proxy 实现 reactive 后修改对象属性不触发更新?

排查方向先确认 target 是否被成功代理 —— 如果reactive()返回的对象和原始对象不是同一份,但使用方还在直接操作原始对象,那当然不会触发代理的set。这一点和 Vue2 特别容易搞混:Vue2 中你会把 data 展开到组件实例上,直接改this.msg就行;Vue3 中如果用户写了const state = reactive(obj),再改obj.msg = 'new'就不会触发 state 的更新,因为 obj 没有被代理,响应式系统不关心它的变化。

再一个常见问题是深层嵌套对象没有递归代理。简化版里我做了isObject(res) ? reactive(res) : res的处理,这就是深度代理。如果你偷懒直接返回res,那访问state.a.bb不是代理对象,后续修改state.a.b = 2也不会被拦截到。

5.2 effect 里明明访问了响应式属性,为什么新值不触发更新?

大概率是访问时activeEffect已经是null了。看我的track函数,第一行就是if (!activeEffect) return,如果 effect 在执行前没有手动设置activeEffect,那依赖收集会静默失败。

我之前在一次异步回调里读取响应式数据,因为effect早已执行完毕activeEffect早已置空,所以完全没收集到依赖。这不是新手才会犯的错,即使有经验也很容易在写异步逻辑时踩到。调试方法很直接:在track里加一行console.log(target, key, activeEffect?.name),看 getter 触发时 activeEffect 到底有没有指向。

5.3 简化实现里 computed 为什么不停触发循环?

一个非常经典的坑:computed 的 getter 里读取了它自己的依赖。比如:

const a = computed(() => b.value + a.value)

这在 Vue 里直接会报警告或者死循环。简化版里没有Dep的循环检测,直接栈溢出。解决办法是在trigger里加一个状态判断:如果当前触发更新的 effect 就是正在执行的 effect,那就不要递归下去。不过我真的建议你在简化版里先故意写出这个错误,亲眼看一次栈溢出,再回来判断为什么真实框架里会抵挡这种错误,对理解框架的边界处理特别有帮助。

5.4 Vue3 diff 如何调试?

我写了个小工具函数,在 patch 时打印新旧 vnode 的keyflag。当发现 diff 行为异常时,先确认新旧 vnode 的key是否一致,再确认是否有patchFlag被错误标记。最常见的问题是我在写编译器时把动态绑定的节点错误标记成了静态节点,导致属性更新丢失。所以调试 Vue3 运行时问题,先看patchFlag,再看key,最后看props,这个顺序是命中率最高的。

6. 实操心得:我强烈建议你踩一遍这些坑

整个vue-next-learn项目走下来,最珍贵的东西不是“我能默写响应式原理了”,而是明白了框架设计里那些“看似多余”的代码到底在防什么。比如targetMap一定要用 WeakMap,因为这个弱引用的设计保证了当原始对象不再被任何实际业务引用时,内存可以直接被回收,不会因为我们的依赖表导致内存泄漏。这种细致的地方,看源码解析文章体会不到,亲手写完依赖表再把这个引用关系换成Map试试,跑一跑组件的创建销毁循环,你一下就明白了。

还有一个很实用的心得:如果你在公司负责维护老项目,其实不需要等业务迁移到 Vue3 才开始学 Proxy 响应式。你可以先在自己负责的模块里写一个非常轻量的响应式工具,用起来之后再回头理解 Vue3 的设计,就会有一种“原来它帮我解决了这个巨坑”的顿悟感。

最后建议你把简化版跑通之后再去看一次packages/reactivity/src/effect.ts,你会发现自己居然能顺着tracktriggershouldTrack这些关键字停留的地方读懂注释了,不再是天书。

最终你掌握的不仅是 Vue3 和 Vue2 的语法差异,更是驱动它们运行的底层逻辑。带着这套认知再回去写业务,你会开始在“哪里必须依赖框架”和“哪里其实可以自己写”之间做更清醒的判断,这可能是这个项目对我职业生涯最大的价值所在。

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