​这是一个非常有分量的架构级问题。要讲清楚 Vue 2 到 Vue 3 的演进，我们需要从底层的响应式原理、虚拟 DOM (Virtual DOM) 的编译策略以及运行时性能三个维度深入剖析。

以下是从源码和架构设计层面的详细解读：

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一、 什么是虚拟 DOM (Virtual DOM)？

在理解 Vue 原理之前，必须先理解虚拟 DOM。

1. 定义：
虚拟 DOM 本质上是一个 JavaScript 对象（VNode） ，它是真实 DOM 的“蓝图”或“替身”。

2. 为什么需要它？

• 操作真实 DOM 代价高昂：真实 DOM 节点非常重（包含大量属性和事件）。频繁操作 DOM 会导致浏览器频繁重排（Reflow）和重绘（Repaint），性能极差。
• JS 计算很快：在 JS 层面通过对比两个对象（新旧 VNode）的差异（Diff），计算出最小的更变操作，然后再去更新真实 DOM，效率最高。

3. 结构示例：

// 真实 DOM: <div class="box">Hello</div> // 虚拟 DOM (VNode): const vnode = { tag: 'div', props: { class: 'box' }, children: 'Hello', // Vue3 新增了 patchFlag 等编译优化标记 }

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二、 Vue 2 的工作原理

Vue 2 的核心是 Options API 和基于 Object.defineProperty 的响应式系统。

1. 响应式原理 (Reactivity)

Vue 2 在初始化（initState）时，会递归遍历 data 中的所有属性。

• 核心 API：Object.defineProperty

• 源码逻辑：

  • Observer（观察者） ：递归把对象属性转为 getter/setter。
  • Dep（依赖容器） ：每个属性闭包里都有一个 Dep 实例，用来存放到到底谁用了我。
  • Watcher（订阅者） ：组件渲染函数、computed、watch 都是 Watcher。

// Vue 2 响应式简化版 Object.defineProperty(obj, key, { get() { // 1. 依赖收集：如果当前有正在计算的 Watcher，就把它收集进 Dep if (Dep.target) dep.depend(); return value; }, set(newVal) { if (newVal === value) return; value = newVal; // 2. 派发更新：通知 Dep 里所有的 Watcher 去 update dep.notify(); } });

2. Vue 2 的痛点

1. 初始化慢：因为是递归遍历，如果 data 对象很大，启动（Init）阶段会非常耗时，且内存占用高。
2. 动态性不足：无法监听对象属性的新增（add）和删除（delete），必须用 $set / $delete。
3. 数组限制：无法拦截数组索引修改（arr[0] = 1），Vue 2 重写了数组的 7 个变异方法（push, pop...）来实现响应式。

3. 虚拟 DOM 与 Diff (Vue 2)

Vue 2 的 Diff 算法是 全量对比。
当数据变化时，Vue 2 会重新生成整个组件的 VNode 树，然后和旧的 VNode 树进行对比（双端比较算法）。即使有些节点及其子节点永远不会变（静态节点），Vue 2 依然会去比对它们。

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三、 Vue 3 的工作原理

Vue 3 在响应式系统和编译优化上做了彻底的重构。

1. 响应式原理 (Reactivity)

Vue 3 使用 Proxy 替代了 defineProperty。代码位于 packages/reactivity。

• 核心 API：Proxy + Reflect

• 源码逻辑：

  • 不再需要 Observer 类，直接返回一个 Proxy 代理。
  • Track（依赖收集） ：当读取属性时触发 track(target, key)，将副作用函数（Effect）存入全局的 WeakMap。
  • Trigger（派发更新） ：当修改属性时触发 trigger(target, key)，从 WeakMap 取出 Effect 执行。

// Vue 3 响应式简化版 new Proxy(target, { get(target, key, receiver) { track(target, key); // 收集依赖 return Reflect.get(target, key, receiver); }, set(target, key, value, receiver) { const res = Reflect.set(target, key, value, receiver); trigger(target, key); // 触发更新 return res; } })

• 优势：

  • 懒代理（Lazy） ：只有访问到深层对象时，才会将其转为 Proxy，初始化飞快。
  • 全能拦截：支持新增、删除属性，支持数组索引修改，支持 Map/Set。

2. 编译优化 (Compiler Optimization) —— 核心升级

Vue 3 的 Diff 算法不仅仅是快，而是**“更聪明”** 。它在编译阶段（Template -> Render Function） 做了大量标记，让运行时（Runtime） 跑得更快。

• PatchFlags (动态标记) ：
  在编译时，Vue 3 会分析模板，给动态节点打上“二进制标记”。
  比如：<div :class="cls">123</div>。
  Vue 3 知道只有 class 是动态的，Diff 时只对比 class ，完全忽略内容。

• Block Tree (区块树) ：
  Vue 3 将模板切分成 Block，配合 PatchFlags，Diff 时直接跳过静态节点，只遍历动态节点数组。

  • Vue 2 Diff 复杂度 = 模板总体积
  • Vue 3 Diff 复杂度 = 动态节点的数量

• Hoist Static (静态提升) ：
  静态的节点（如 <p>永远不变</p>）在内存中只创建一次，后续更新直接复用，不再重复创建 VNode。

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四、 Vue 2 和 Vue 3 的比较与区别

特性	Vue 2	Vue 3
响应式底层	Object.defineProperty	Proxy
检测能力	无法检测属性增删、数组索引修改	完全支持
初始化性能	递归遍历所有属性（慢、内存高）	懒代理，访问时才转换（快）
代码组织	Options API (data, methods 分离)	Composition API (逻辑关注点聚合)
Diff 算法	全量双端比较，静态节点也要比	静态标记 + Block Tree，只比动态节点
TypeScript	支持较弱，类型推断困难	核心由 TS 编写，TS 支持极其友好
体积	较大，难以 Tree-shaking	模块化拆分，支持 Tree-shaking，体积更小
Fragment	组件只能有一个根节点	支持多根节点 (Fragment)

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五、 为什么 Vue 3 要做这些升级？

尤雨溪和团队进行 Vue 3 重构主要为了解决 Vue 2 的三个核心瓶颈：

1. 性能瓶颈 (Performance)

Vue 2 的响应式初始化是递归的，对于大数据量的表格或列表，启动非常慢。且 Diff 算法在大型复杂组件中，无谓的静态节点对比消耗了大量 CPU。
Vue 3 通过 Proxy 和编译优化（静态标记），实现了“按需响应”和“靶向更新”，性能大幅提升。

2. 代码组织与复用瓶颈 (Scalability)

在 Vue 2 的 Options API 中，一个功能的逻辑被拆分到 data, methods, watch 里。当组件变得巨大（几千行代码）时，维护代码需要在文件里上下反复横跳（Jumping）。且 Mixin 代码复用存在命名冲突和来源不清晰的问题。
Vue 3 引入 Composition API (组合式 API) ，允许开发者按“逻辑功能”组织代码，完美解决了大型项目的维护难题，Hooks 更是取代了 Mixin。

3. TypeScript 支持 (Developer Experience)

Vue 2 的源码是 JS 写的，通过 Flow 做类型检查，对 TS 的支持是后期补丁（this 指向在 TS 中很难推断）。随着前端工程化对 TS 需求的爆发，Vue 2 显得力不从心。
Vue 3 使用 TypeScript 重写，提供了原生的、极佳的类型推断体验。

总结

• 原理层面：Vue 2 是劫持 setter/getter，Vue 3 是代理整个对象。
• 更新机制：Vue 2 是全量树对比，Vue 3 是基于静态标记的动态节点追踪。
• 目的：Vue 3 的升级是为了更快（性能）、更小（体积）、更易维护（组合式 API）以及更好的 TS 支持。