摘要:而這個就是線程調(diào)度的關(guān)鍵前面的例子中我們通過指定了發(fā)射處理事件以及通知觀察者的一系列操作的執(zhí)行線程,正是通過這個創(chuàng)建了我們前面提到的。總結(jié)這一章以執(zhí)行流程操作符實現(xiàn)以及線程調(diào)度三個方面為切入點剖析了源碼。
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RxJava系列1(簡介)
RxJava系列2(基本概念及使用介紹)
RxJava系列3(轉(zhuǎn)換操作符)
RxJava系列4(過濾操作符)
RxJava系列5(組合操作符)
RxJava系列6(從微觀角度解讀RxJava源碼)
RxJava系列7(最佳實踐)
前言通過前面五個篇幅的介紹,相信大家對RxJava的基本使用以及操作符應(yīng)該有了一定的認識。但是知其然還要知其所以然;所以從這一章開始我們聊聊源碼,分析RxJava的實現(xiàn)原理。本文我們主要從三個方面來分析RxJava的實現(xiàn):
RxJava基本流程分析
操作符原理分析
線程調(diào)度原理分析
一、RxJava執(zhí)行流程分析本章節(jié)基于RxJava1.1.9版本的源碼
在RxJava系列2(基本概念及使用介紹)中我們介紹過,一個最基本的RxJava調(diào)用是這樣的:
示例A
Observable.create(new Observable.OnSubscribe() { @Override public void call(Subscriber super String> subscriber) { subscriber.onNext("Hello RxJava!"); subscriber.onCompleted(); } }).subscribe(new Subscriber () { @Override public void onCompleted() { System.out.println("completed!"); } @Override public void onError(Throwable e) { } @Override public void onNext(String s) { System.out.println(s); } });
首先調(diào)用Observable.create()創(chuàng)建一個被觀察者Observable,同時創(chuàng)建一個OnSubscribe作為create()方法的入?yún)ⅲ唤又鴦?chuàng)建一個觀察者Subscriber,然后通過subseribe()實現(xiàn)二者的訂閱關(guān)系。這里涉及到三個關(guān)鍵對象和一個核心的方法:
Observable(被觀察者)
OnSubscribe (從純設(shè)計模式的角度來理解,OnSubscribe.call()可以看做是觀察者模式中被觀察者用來通知觀察者的notifyObservers()方法)
Subscriber (觀察者)
subscribe() (實現(xiàn)觀察者與被觀察者訂閱關(guān)系的方法)
1、Observable.create()源碼分析首先我們來看看Observable.create()的實現(xiàn):
public staticObservable create(OnSubscribe f) { return new Observable (RxJavaHooks.onCreate(f)); }
這里創(chuàng)建了一個被觀察者Observable,同時將RxJavaHooks.onCreate(f)作為構(gòu)造函數(shù)的參數(shù),源碼如下:
protected Observable(OnSubscribef) { this.onSubscribe = f; }
我們看到源碼中直接將參數(shù)RxJavaHooks.onCreate(f)賦值給了當(dāng)前我們構(gòu)造的被觀察者Observable的成員變量onSubscribe。那么RxJavaHooks.onCreate(f)返回的又是什么呢?我們接著往下看:
public staticObservable.OnSubscribe onCreate(Observable.OnSubscribe onSubscribe) { Func1 f = onObservableCreate; if (f != null) { return f.call(onSubscribe); } return onSubscribe; }
由于我們并沒調(diào)用RxJavaHooks.initCreate(),所以上面代碼中的onObservableCreate為null;因此RxJavaHooks.onCreate(f)最終返回的就是f,也就是我們在Observable.create()的時候new出來的OnSubscribe。(由于對RxJavaHooks的理解并不影響我們對RxJava執(zhí)行流程的分析,因此在這里我們不做進一步的探討。為了方便理解我們只需要知道RxJavaHooks一系列方法的返回值就是入?yún)⒈旧砭蚈K了,例如這里的RxJavaHooks.onCreate(f)返回的就是f)。
至此我們做下邏輯梳理:Observable.create()方法構(gòu)造了一個被觀察者Observable對象,同時將new出來的OnSubscribe賦值給了該Observable的成員變量onSubscribe。
2、Subscriber源碼分析接著我們看下觀察者Subscriber的源碼,為了增加可讀性,我去掉了源碼中的注釋和部分代碼。
public abstract class Subscriberimplements Observer , Subscription { private final SubscriptionList subscriptions;//訂閱事件集,所有發(fā)送給當(dāng)前Subscriber的事件都會保存在這里 ... protected Subscriber(Subscriber> subscriber, boolean shareSubscriptions) { this.subscriber = subscriber; this.subscriptions = shareSubscriptions && subscriber != null ? subscriber.subscriptions : new SubscriptionList(); } ... @Override public final void unsubscribe() { subscriptions.unsubscribe(); } @Override public final boolean isUnsubscribed() { return subscriptions.isUnsubscribed(); } public void onStart() { } ... }
public interface Subscription { void unsubscribe(); boolean isUnsubscribed(); }
Subscriber實現(xiàn)了Subscription接口,從而對外提供isUnsubscribed()和unsubscribe()方法。前者用于判斷是否已經(jīng)取消訂閱;后者用于將訂閱事件列表(也就是當(dāng)前觀察者的成員變量subscriptions)中的所有Subscription取消訂閱,并且不再接受觀察者Observable發(fā)送的后續(xù)事件。
3、subscribe()源碼分析前面我們分析了觀察者和被觀察者相關(guān)的源碼,那么接下來便是整個訂閱流程中最最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)了。
public final Subscription subscribe(Subscriber super T> subscriber) { return Observable.subscribe(subscriber, this); }
staticSubscription subscribe(Subscriber super T> subscriber, Observable observable) { ... subscriber.onStart(); if (!(subscriber instanceof SafeSubscriber)) { subscriber = new SafeSubscriber (subscriber); } try { RxJavaHooks.onObservableStart(observable, observable.onSubscribe).call(subscriber); return RxJavaHooks.onObservableReturn(subscriber); } catch (Throwable e) { ... return Subscriptions.unsubscribed(); } }
subscribe()方法中將傳進來的subscriber包裝成了SafeSubscriber,SafeSubscriber其實是subscriber的一個代理,對subscriber的一系列方法做了更加嚴格的安全校驗。保證了onCompleted()和onError()只會有一個被執(zhí)行且只執(zhí)行一次,一旦它們其中方法被執(zhí)行過后onNext()就不在執(zhí)行了。
上述代碼中最關(guān)鍵的就是RxJavaHooks.onObservableStart(observable, observable.onSubscribe).call(subscriber)。這里的RxJavaHooks和之前提到的一樣,RxJavaHooks.onObservableStart(observable, observable.onSubscribe)返回的正是他的第二個入?yún)?b>observable.onSubscribe,也就是當(dāng)前observable的成員變量onSubscribe。而這個成員變量我們前面提到過,它是我們在Observable.create()的時候new出來的。所以這段代碼可以簡化為onSubscribe.call(subscriber)。這也印證了我在RxJava系列2(基本概念及使用介紹)中說的,onSubscribe.call(subscriber)中的subscriber正是我們在subscribe()方法中new出來的觀察者。
到這里,我們對RxJava的執(zhí)行流程做個總結(jié):首先我們調(diào)用crate()創(chuàng)建一個觀察者,同時創(chuàng)建一個OnSubscribe作為該方法的入?yún)ⅲ唤又{(diào)用subscribe()來訂閱我們自己創(chuàng)建的觀察者Subscriber。
一旦調(diào)用subscribe()方法后就會觸發(fā)執(zhí)行OnSubscribe.call()。然后我們就可以在call方法調(diào)用觀察者subscriber的onNext(),onCompleted(),onError()。
最后我用張圖來總結(jié)下之前的分析結(jié)果:
二、操作符原理分析之前我們介紹過幾十個操作符,要一一分析它們的源碼顯然不太現(xiàn)實。在這里我拋磚引玉,選取一個相對簡單且常用的map操作符來分析。
我們先來看一個map操作符的簡單應(yīng)用:
示例B
Observable.create(new Observable.OnSubscribe() { @Override public void call(Subscriber super Integer> subscriber) { subscriber.onNext(1); subscriber.onCompleted(); } }).map(new Func1 () { @Override public String call(Integer integer) { return "This is " + integer; } }).subscribe(new Subscriber () { @Override public void onCompleted() { System.out.println("onCompleted!"); } @Override public void onError(Throwable e) { System.out.println(e.getMessage()); } @Override public void onNext(String s) { System.out.println(s); } });
為了便于表述,我將上面的代碼做了如下拆解:
ObservableobservableA = Observable.create(new Observable.OnSubscribe () { @Override public void call(Subscriber super Integer> subscriber) { subscriber.onNext(1); subscriber.onCompleted(); } }); Subscriber subscriberOne = new Subscriber () { @Override public void onCompleted() { System.out.println("onCompleted!"); } @Override public void onError(Throwable e) { System.out.println(e.getMessage()); } @Override public void onNext(String s) { System.out.println(s); } }; Observable observableB = observableA.map(new Func1 () { @Override public String call(Integer integer) { return "This is " + integer;; } }); observableB.subscribe(subscriberOne);
map()的源碼和上一小節(jié)介紹的create()一樣位于Observable這個類中。
public finalObservable map(Func1 super T, ? extends R> func) { return create(new OnSubscribeMap (this, func)); }
通過查看源碼我們發(fā)現(xiàn)調(diào)用map()的時候?qū)嶋H上是創(chuàng)建了一個新的被觀察者Observable,我們姑且稱它為ObservableB;一開始通過Observable.create()創(chuàng)建的Observable我們稱之為ObservableA。在創(chuàng)建ObservableB的時候同時創(chuàng)建了一個OnSubscribeMap,而ObservableA和變換函數(shù)Func1則作為構(gòu)造OnSubscribeMap的參數(shù)。
public final class OnSubscribeMapimplements OnSubscribe { final Observable source;//ObservableA final Func1 super T, ? extends R> transformer;//map操作符中的轉(zhuǎn)換函數(shù)Func1。T為轉(zhuǎn)換前的數(shù)據(jù)類型,在上面的例子中為Integer;R為轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)類型,在該例中為String。 public OnSubscribeMap(Observable source, Func1 super T, ? extends R> transformer) { this.source = source; this.transformer = transformer; } @Override public void call(final Subscriber super R> o) {//結(jié)合第一小節(jié)的分析結(jié)果,我們知道這里的入?yún)其實就是我們自己new的觀察者subscriberOne。 MapSubscriber parent = new MapSubscriber (o, transformer); o.add(parent); source.unsafeSubscribe(parent); } static final class MapSubscriber extends Subscriber { final Subscriber super R> actual;//這里的actual就是我們在調(diào)用subscribe()時創(chuàng)建的觀察者mSubscriber final Func1 super T, ? extends R> mapper;//變換函數(shù) boolean done; public MapSubscriber(Subscriber super R> actual, Func1 super T, ? extends R> mapper) { this.actual = actual; this.mapper = mapper; } @Override public void onNext(T t) { R result; try { result = mapper.call(t); } catch (Throwable ex) { Exceptions.throwIfFatal(ex); unsubscribe(); onError(OnErrorThrowable.addValueAsLastCause(ex, t)); return; } actual.onNext(result); } @Override public void onError(Throwable e) { ... actual.onError(e); } @Override public void onCompleted() { ... actual.onCompleted(); } @Override public void setProducer(Producer p) { actual.setProducer(p); } } }
OnSubscribeMap實現(xiàn)了OnSubscribe接口,因此OnSubscribeMap就是一個OnSubscribe。在調(diào)用map()的時候創(chuàng)建了一個新的被觀察者ObservableB,然后我們用ObservableB.subscribe(subscriberOne)訂閱了觀察者subscriberOne。結(jié)合我們在第一小節(jié)的分析結(jié)果,所以OnSubscribeMap.call(o)中的o就是subscribe(subscriberOne)中的subscriberOne;一旦調(diào)用了ObservableB.subscribe(subscriberOne)就會執(zhí)行OnSubscribeMap.call()。
在call()方法中,首先通過我們的觀察者o和轉(zhuǎn)換函數(shù)transformer構(gòu)造了一個MapSubscriber,最后調(diào)用了source也就是observableA的unsafeSubscribe()方法。即observableA訂閱了一個觀察者MapSubscriber。
public final Subscription unsafeSubscribe(Subscriber super T> subscriber) { try { ... RxJavaHooks.onObservableStart(this, onSubscribe).call(subscriber); return RxJavaHooks.onObservableReturn(subscriber); } catch (Throwable e) { ... return Subscriptions.unsubscribed(); } }
上面這段代碼最終執(zhí)行了onSubscribe也就是OnSubscribeMap的call()方法,call()方法中的參數(shù)就是之前在OnSubscribeMap.call()中new出來的MapSubscriber。最后在call()方法中執(zhí)行了我們自己的業(yè)務(wù)代碼:
subscriber.onNext(1); subscriber.onCompleted();
其實也就是執(zhí)行了MapSubscriber的onNext()和onCompleted()。
@Override public void onNext(T t) { R result; try { result = mapper.call(t); } catch (Throwable ex) { ... return; } actual.onNext(result); }
onNext(T t)方法中的的mapper就是變換函數(shù),actual就是我們在調(diào)用subscribe()時創(chuàng)建的觀察者subscriberOne。這個T就是我們例子中的Integer,R就是String。在onNext()中首先調(diào)用變換函數(shù)mapper.call()將T轉(zhuǎn)換成R(在我們的例子中就是將Integer類型的1轉(zhuǎn)換成了String類型的“This is 1”);接著調(diào)用subscriberOne.onNext(String result)。同樣在調(diào)用MapSubscriber.onCompleted()時會執(zhí)行subscriberOne.onCompleted()。這樣就完成了一直完成的調(diào)用流程。
我承認太啰嗦了,花費了這么大的篇幅才將map()的轉(zhuǎn)換原理解釋清楚。我也是希望盡量的將每個細節(jié)都呈現(xiàn)出來方便大家理解,如果看我啰嗦了這么久還是沒能理解,請看下面我畫的這張執(zhí)行流程圖。
三、線程調(diào)度原理分析在前面的文章中我介紹過RxJava可以很方便的通過subscribeOn()和observeOn()來指定數(shù)據(jù)流的每一部分運行在哪個線程。其中subscribeOn()指定了處理Observable的全部的過程(包括發(fā)射數(shù)據(jù)和通知)的線程;observeOn()指定了觀察者的onNext(), onError()和onCompleted()執(zhí)行的線程。接下來我們就分析分析源碼,看看線程調(diào)度是如何實現(xiàn)的。
在分析源碼前我們先看看一段常見的通過RxJava實現(xiàn)的線程調(diào)度代碼:
示例C
Observable.create(new Observable.OnSubscribe1、subscribeOn()源碼分析() { @Override public void call(Subscriber super String> subscriber) { subscriber.onNext("Hello RxJava!"); subscriber.onCompleted(); } }).subscribeOn(Schedulers.io()) .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) .subscribe(new Subscriber () { @Override public void onCompleted() { System.out.println("completed!"); } @Override public void onError(Throwable e) { } @Override public void onNext(String s) { System.out.println(s); } });
public final ObservablesubscribeOn(Scheduler scheduler) { ... return create(new OperatorSubscribeOn (this, scheduler)); }
通過上面的代碼我們可以看到,subscribeOn()和map()一樣是創(chuàng)建了一個新的被觀察者Observable。因此我大致就能猜到subscribeOn()的執(zhí)行流程應(yīng)該和map()差不多,OperatorSubscribeOn肯定也是一個OnSubscribe。那我們接下來就看看OperatorSubscribeOn的源碼:
public final class OperatorSubscribeOnimplements OnSubscribe { final Scheduler scheduler;//線程調(diào)度器,用來指定訂閱事件發(fā)送、處理等所在的線程 final Observable source; public OperatorSubscribeOn(Observable source, Scheduler scheduler) { this.scheduler = scheduler; this.source = source; } @Override public void call(final Subscriber super T> subscriber) { final Worker inner = scheduler.createWorker(); subscriber.add(inner); inner.schedule(new Action0() { @Override public void call() { final Thread t = Thread.currentThread(); Subscriber s = new Subscriber (subscriber) { @Override public void onNext(T t) { subscriber.onNext(t); } @Override public void onError(Throwable e) { try { subscriber.onError(e); } finally { inner.unsubscribe(); } } @Override public void onCompleted() { try { subscriber.onCompleted(); } finally { inner.unsubscribe(); } } @Override public void setProducer(final Producer p) { subscriber.setProducer(new Producer() { @Override public void request(final long n) { if (t == Thread.currentThread()) { p.request(n); } else { inner.schedule(new Action0() { @Override public void call() { p.request(n); } }); } } }); } }; source.unsafeSubscribe(s); } }); } }
OperatorSubscribeOn實現(xiàn)了OnSubscribe接口,call()中對Subscriber的處理也和OperatorMap對Subscriber的處理類似。首先通過scheduler構(gòu)建了一個Worker;然后用傳進來的subscriber構(gòu)造了一個新的Subscriber s,并將s丟到Worker.schedule()中來處理;最后用原Observable去訂閱觀察者s。而這個Worker就是線程調(diào)度的關(guān)鍵!前面的例子中我們通過subscribeOn(Schedulers.io())指定了Observable發(fā)射處理事件以及通知觀察者的一系列操作的執(zhí)行線程,正是通過這個Schedulers.io()創(chuàng)建了我們前面提到的Worker。所以我們來看看Schedulers.io()的實現(xiàn)。
首先通過Schedulers.io()獲得了ioScheduler并返回,上面的OperatorSubscribeOn通過這個的Scheduler的createWorker()方法創(chuàng)建了我們前面提到的Worker。
public static Scheduler io() { return RxJavaHooks.onIOScheduler(getInstance().ioScheduler); }
接著我們看看這個ioScheduler是怎么來的,下面的代碼向我們展現(xiàn)了是如何在Schedulers的構(gòu)造函數(shù)中通過RxJavaSchedulersHook.createIoScheduler()來初始化ioScheduler的。
private Schedulers() { ... Scheduler io = hook.getIOScheduler(); if (io != null) { ioScheduler = io; } else { ioScheduler = RxJavaSchedulersHook.createIoScheduler(); } ... }
最終RxJavaSchedulersHook.createIoScheduler()返回了一個CachedThreadScheduler,并賦值給了ioScheduler。
public static Scheduler createIoScheduler() { return createIoScheduler(new RxThreadFactory("RxIoScheduler-")); }
public static Scheduler createIoScheduler(ThreadFactory threadFactory) { ... return new CachedThreadScheduler(threadFactory); }
到這一步既然我們知道了ioScheduler就是一個CachedThreadScheduler,那我們就來看看它的createWorker()的實現(xiàn)。
public Worker createWorker() { return new EventLoopWorker(pool.get()); }
上面的代碼向我們赤裸裸的呈現(xiàn)了前面OperatorSubscribeOn中的Worker其實就是EventLoopWorker。我們重點要關(guān)注的是他的scheduleActual()。
static final class EventLoopWorker extends Scheduler.Worker implements Action0 { private final CompositeSubscription innerSubscription = new CompositeSubscription(); private final CachedWorkerPool pool; private final ThreadWorker threadWorker; final AtomicBoolean once; EventLoopWorker(CachedWorkerPool pool) { this.pool = pool; this.once = new AtomicBoolean(); this.threadWorker = pool.get(); } ... @Override public Subscription schedule(final Action0 action, long delayTime, TimeUnit unit) { ... ScheduledAction s = threadWorker.scheduleActual(new Action0() { @Override public void call() { if (isUnsubscribed()) { return; } action.call(); } }, delayTime, unit); innerSubscription.add(s); s.addParent(innerSubscription); return s; } }
通過對源碼的一步步追蹤,我們知道了前面OperatorSubscribeOn.call()中的inner.schedule()最終會執(zhí)行到ThreadWorker的scheduleActual()方法。
public ScheduledAction scheduleActual(final Action0 action, long delayTime, TimeUnit unit) { Action0 decoratedAction = RxJavaHooks.onScheduledAction(action); ScheduledAction run = new ScheduledAction(decoratedAction); Future> f; if (delayTime <= 0) { f = executor.submit(run); } else { f = executor.schedule(run, delayTime, unit); } run.add(f); return run; }
scheduleActual()中的ScheduledAction實現(xiàn)了Runnable接口,通過線程池executor最終實現(xiàn)了線程切換。上面便是subscribeOn(Schedulers.io())實現(xiàn)線程切換的全部過程。
2、observeOn()源碼分析observeOn()切換線程是通過lift來實現(xiàn)的,相比subscribeOn()在實現(xiàn)原理上相對復(fù)雜些。不過本質(zhì)上最終還是創(chuàng)建了一個新的Observable。
public final ObservableobserveOn(Scheduler scheduler, boolean delayError, int bufferSize) { ... return lift(new OperatorObserveOn (scheduler, delayError, bufferSize)); } public final Observable lift(final Operator extends R, ? super T> operator) { return create(new OnSubscribeLift (onSubscribe, operator)); }
OperatorObserveOn作為OnSubscribeLift構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)用來創(chuàng)建了一個新的OnSubscribeLift對象,接下來我們看看OnSubscribeLift的實現(xiàn):
public final class OnSubscribeLiftimplements OnSubscribe { final OnSubscribe parent; final Operator extends R, ? super T> operator; public OnSubscribeLift(OnSubscribe parent, Operator extends R, ? super T> operator) { this.parent = parent; this.operator = operator; } @Override public void call(Subscriber super R> o) { try { Subscriber super T> st = RxJavaHooks.onObservableLift(operator).call(o); try { st.onStart(); parent.call(st); } catch (Throwable e) { Exceptions.throwIfFatal(e); st.onError(e); } } catch (Throwable e) { Exceptions.throwIfFatal(e); o.onError(e); } } }
OnSubscribeLift繼承自OnSubscribe,通過前面的分析我們知道一旦調(diào)用了subscribe()將觀察者與被觀察綁定后就會觸發(fā)被觀察者所對應(yīng)的OnSubscribe的call()方法,所以這里會觸發(fā)OnSubscribeLift.call()。在call()中調(diào)用了OperatorObserveOn.call()并返回了一個新的觀察者Subscriber st,接著調(diào)用了前一級Observable對應(yīng)OnSubscriber.call(st)。
我們再看看OperatorObserveOn.call()的實現(xiàn):
public Subscriber super T> call(Subscriber super T> child) { ... ObserveOnSubscriberparent = new ObserveOnSubscriber (scheduler, child, delayError, bufferSize); parent.init(); return parent; }
OperatorObserveOn.call()中創(chuàng)建了一個ObserveOnSubscriber并調(diào)用init()進行了初始化。
static final class ObserveOnSubscriberextends Subscriber implements Action0 { ... @Override public void onNext(final T t) { ... schedule(); } @Override public void onCompleted() { ... schedule(); } @Override public void onError(final Throwable e) { ... schedule(); } protected void schedule() { if (counter.getAndIncrement() == 0) { recursiveScheduler.schedule(this); } } @Override public void call() { long missed = 1L; long currentEmission = emitted; final Queue
ObserveOnSubscriber繼承自Subscriber,并實現(xiàn)了Action0接口。我們看到ObserveOnSubscriber的onNext()、onCompleted()、onError()都有個schedule(),這個方法就是我們線程調(diào)度的關(guān)鍵;通過schedule()將新觀察者ObserveOnSubscriber發(fā)送給subscriberOne的所有事件都切換到了recursiveScheduler所對應(yīng)的線程,簡單的說就是把subscriberOne的onNext()、onCompleted()、onError()方法丟到了recursiveScheduler對應(yīng)的線程中來執(zhí)行。
那么schedule()又是如何做到這一點的呢?他內(nèi)部調(diào)用了recursiveScheduler.schedule(this),recursiveScheduler其實就是一個Worker,和我們在介紹subscribeOn()時提到的worker一樣,執(zhí)行schedule()實際上最終是創(chuàng)建了一個runable,然后把這個runnable丟到了特定的線程池中去執(zhí)行。在runnable的run()方法中調(diào)用了ObserveOnSubscriber.call(),看上面的代碼大家就會發(fā)現(xiàn)在call()方法中最終調(diào)用了subscriberOne的onNext()、onCompleted()、onError()方法。這便是它實現(xiàn)線程切換的原理。
好了,我們最后再看看示例C對應(yīng)的執(zhí)行流程圖,幫助大家加深理解。
總結(jié)這一章以執(zhí)行流程、操作符實現(xiàn)以及線程調(diào)度三個方面為切入點剖析了RxJava源碼。下一章將站在更宏觀的角度來分析整個RxJava的框架結(jié)構(gòu)、設(shè)計思想等等。敬請期待~~ :)
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