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Vue.js 深度解析：响应式、虚拟 DOM 与编译优化的艺术

article 2025/1/30 18:10:22

1. 响应式系统的底层实现

1.1 依赖收集与派发更新

Vue 3 的响应式系统基于 Proxy API 重构，其核心在于：

依赖收集：通过 track 函数建立 target -> key -> effect 的映射关系
派发更新：通过 trigger 函数根据依赖关系触发副作用函数
调度控制：通过 scheduler 实现批量异步更新

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// 简化的响应式实现
function reactive(obj) {
  return new Proxy(obj, {
    get(target, key, receiver) {
      track(target, key)
      return Reflect.get(target, key, receiver)
    },
    set(target, key, value, receiver) {
      Reflect.set(target, key, value, receiver)
      trigger(target, key)
      return true
    }
  })
}

// 副作用函数管理
let activeEffect
class ReactiveEffect {
  constructor(fn, scheduler) {
    this.fn = fn
    this.scheduler = scheduler
  }
  run() {
    activeEffect = this
    return this.fn()
  }
}

1.2 响应式进阶特性

嵌套组件更新：基于组件树的更新队列管理
计算属性优化：通过 dirty 标志位实现惰性求值
Ref 实现原理：通过 Object.defineProperty 封装值类型

2. 虚拟 DOM 与 Diff 算法

2.1 虚拟 DOM 的设计哲学

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// 虚拟节点结构示例
const vnode = {
  type: 'div',
  props: { id: 'app' },
  children: [
    { type: 'span', props: { class: 'text' }, children: 'Hello' },
    { type: MyComponent }
  ],
  el: null, // 对应的真实 DOM
  key: null,
  shapeFlag: 16 // 优化用的类型标记
}

2.2 Diff 算法优化策略

同层级比较：通过 while 循环双端对比
Key 值优化：建立 key 到 index 的映射表
最长递增子序列：用于稳定节点的复用（Vue3 优化）

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// 简化的 patch 流程
function patch(n1, n2, container) {
  if (n1 && !isSameVNode(n1, n2)) {
    unmount(n1)
    n1 = null
  }
  
  const { type } = n2
  if (typeof type === 'string') {
    processElement(n1, n2, container)
  } else if (isComponent(type)) {
    processComponent(n1, n2, container)
  }
}

3. 模板编译与优化

3.1 编译流程解析

Parse：将模板转换为 AST
Transform：进行静态标记、指令转换等优化
Generate：生成可执行的渲染函数

3.2 Vue3 编译优化

静态提升（Hoist Static）：将静态节点提升到渲染函数外部
补丁标志（Patch Flags）：标记动态内容类型（文本/class/props）
区块树（Block Tree）：通过动态节点收集减少 Diff 范围

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// 编译后的渲染函数示例
function render(_ctx) {
  return (_openBlock(), _createBlock("div", null, [
    _createVNode("span", null, _toDisplayString(_ctx.message), 1 /* TEXT */),
    _hoisted_1 // 静态提升节点
  ]))
}

4. 运行时核心架构

4.1 组件实例管理

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interface ComponentInternalInstance {
  uid: number
  type: Component
  parent: ComponentInternalInstance | null
  appContext: AppContext
  propsOptions: ComponentPropsOptions
  setupState: Data | null
  render: InternalRenderFunction | null
  proxy: ComponentPublicInstance | null
  // ... 20+ 个核心属性
}