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1. 前言

你好,我是若川。这是学习源码整体架构系列第八篇。整体架构这词语好像有点大,姑且就算是源码整体结构吧,主要就是学习是代码整体结构,不深究其他不是主线的具体函数的实现。本篇文章学习的是实际仓库的代码。

要是有人说到怎么读源码,正在读文章的你能推荐我的源码系列文章,那真是太好了学习源码整体架构系列文章如下:

1.学习 jQuery 源码整体架构,打造属于自己的 js 类库
2.学习 underscore 源码整体架构,打造属于自己的函数式编程类库
3.学习 lodash 源码整体架构,打造属于自己的函数式编程类库
4.学习 sentry 源码整体架构,打造属于自己的前端异常监控SDK
5.学习 vuex 源码整体架构,打造属于自己的状态管理库
6.学习 axios 源码整体架构,打造属于自己的请求库
7.学习 koa 源码的整体架构,浅析koa洋葱模型原理和co原理

感兴趣的读者可以点击阅读。
其他源码计划中的有:expressvue-rotuerredux、  react-redux 等源码,不知何时能写完(哭泣),欢迎持续关注我(若川)。

源码类文章,一般阅读量不高。已经有能力看懂的,自己就看了。不想看,不敢看的就不会去看源码。
所以我的文章,尽量写得让想看源码又不知道怎么看的读者能看懂。

阅读本文你将学到:

  1. git subtree 管理子仓库

  2. 如何学习 redux 源码

  3. redux 中间件原理

  4. redux 各个API的实现

  5. vuexredux  的对比

  6. 等等

1.1 本文阅读最佳方式

把我的redux源码仓库 git clone https://github.com/lxchuan12/redux-analysis.git克隆下来,顺便star一下我的redux源码学习仓库^_^。跟着文章节奏调试和示例代码调试,用chrome动手调试印象更加深刻。文章长段代码不用细看,可以调试时再细看。看这类源码文章百遍,可能不如自己多调试几遍。也欢迎加我微信交流ruochuan12

2. git subtree 管理子仓库

写了很多源码文章,vuexaxioskoa等都是使用新的仓库克隆一份源码在自己仓库中。虽然电脑可以拉取最新代码,看到原作者的git信息。但上传到github后。读者却看不到原仓库作者的git信息了。于是我找到了git submodules 方案,但并不是很适合。再后来发现了git subtree

简单说下 npm packagegit subtree的区别。npm package是单向的。git subtree则是双向的。

具体可以查看这篇文章@德来(原有赞大佬):用 Git Subtree 在多个 Git 项目间双向同步子项目,附简明使用手册

学会了git subtree后,我新建了redux-analysis项目后,把redux源码4.x(截止至2020年06月13日,4.x分支最新版本是4.0.5master分支是ts,文章中暂不想让一些不熟悉ts的读者看不懂)分支克隆到了我的项目里的一个子项目,得以保留git信息。

对应命令则是:

git subtree add --prefix=redux https://github.com/reduxjs/redux.git 4.x

3. 调试 redux 源码准备工作

之前,我在知乎回答了一个问题若川:一年内的前端看不懂前端框架源码怎么办?推荐了一些资料,阅读量还不错,大家有兴趣可以看看。主要有四点:

1.借助调试
2.搜索查阅相关高赞文章
3.把不懂的地方记录下来,查阅相关文档
4.总结

看源码调试很重要,所以我的每篇源码文章都详细描述(也许有人看来是比较啰嗦...)如何调试源码。

断点调试要领:
赋值语句可以一步按F10跳过,看返回值即可,后续详细再看。
函数执行需要断点按F11跟着看,也可以结合注释和上下文倒推这个函数做了什么。
有些不需要细看的,直接按F8走向下一个断点
刷新重新调试按F5

调试源码前,先简单看看 redux 的工作流程,有个大概印象。

redux 工作流程

3.1 rollup 生成 sourcemap 便于调试

修改rollup.config.js文件,output输出的配置生成sourcemap

// redux/rollup.config.js 有些省略
const sourcemap = {sourcemap: true,
};output: {// ......sourcemap,
}

安装依赖

git clone http://github.com/lxchuan12/redux-analysis.git
cd redux-analysi/redux
npm i
npm run build
# 编译结束后会生成 sourcemap .map格式的文件到 dist、es、lib 目录下。

仔细看看redux/examples目录和redux/README

这时我在根路径下,新建文件夹examples,把原生js写的计数器redux/examples/counter-vanilla/index.html,复制到examples/index.html。同时把打包后的包含sourcemapredux/dist目录,复制到examples/dist目录。

修改index.htmlscriptredux.js文件为dist中的路径

为了便于区分和调试后续html文件,我把index.html重命名为index.1.redux.getState.dispatch.html

# redux-analysis 根目录
# 安装启动服务的npm包
npm i -g http-server
cd examples
hs -p 5000

就可以开心的调试啦。可以直接克隆我的项目git clone http://github.com/lxchuan12/redux-analysis.git。本地调试,动手实践,容易消化吸收。

4. 通过调试计数器例子的学习 redux 源码

接着我们来看examples/index.1.redux.getState.dispatch.html文件。先看html部分。只是写了几个 button,比较简单。

<div><p>Clicked: <span id="value">0</span> times<button id="increment">+</button><button id="decrement">-</button><button id="incrementIfOdd">Increment if odd</button><button id="incrementAsync">Increment async</button></p>
</div>

js部分,也比较简单。声明了一个counter函数,传递给Redux.createStore(counter),得到结果store,而store是个对象。render方法渲染数字到页面。用store.subscribe(render)订阅的render方法。还有store.dispatch({type: 'INCREMENT' })方法,调用store.dispatch时会触发render方法。这样就实现了一个计数器。

function counter(state, action) {if (typeof state === 'undefined') {return 0}switch (action.type) {case 'INCREMENT':return state + 1case 'DECREMENT':return state - 1default:return state}
}var store = Redux.createStore(counter)
var valueEl = document.getElementById('value')function render() {valueEl.innerHTML = store.getState().toString()
}
render()
store.subscribe(render)document.getElementById('increment')
.addEventListener('click', function () {store.dispatch({ type: 'INCREMENT' })
})// 省略部分暂时无效代码...

思考:看了这段代码,你会在哪打断点来调试呢。

// 四处可以断点来看
// 1.
var store = Redux.createStore(counter)
// 2.
function render() {
valueEl.innerHTML = store.getState().toString()
}
render()
// 3.
store.subscribe(render)
// 4.
store.dispatch({ type: 'INCREMENT' })

redux debugger图

图中的右边Scope,有时需要关注下,会显示闭包、全局环境、当前环境等变量,还可以显示函数等具体代码位置,能帮助自己理解代码。

断点调试,按F5刷新页面后,按F8,把鼠标放在Reduxstore上。

可以看到Redux上有好几个方法。分别是:

  • __DO_NOT_USE__ActionTypes: {INIT: "@@redux/INITu.v.d.u.6.r", REPLACE: "@@redux/REPLACEg.u.u.7.c", PROBE_UNKNOWN_ACTION: ƒ}

  • applyMiddleware: ƒ applyMiddleware() 函数是一个增强器,组合多个中间件,最终增强store.dispatch函数,dispatch时,可以串联执行所有中间件。

  • bindActionCreators: ƒ bindActionCreators(actionCreators, dispatch) 生成actions,主要用于其他库,比如react-redux

  • combineReducers: ƒ combineReducers(reducers) 组合多个reducers,返回一个总的reducer函数。

  • compose: ƒ compose() 组合多个函数,从右到左,比如:compose(f, g, h) 最终得到这个结果 (...args) => f(g(h(...args))).

  • createStore: ƒ createStore(reducer, preloadedState, enhancer) 生成 store 对象

再看store也有几个方法。分别是:

  • dispatch: ƒ dispatch(action)  派发动作,也就是把subscribe收集的函数,依次遍历执行

  • subscribe: ƒ subscribe(listener) 订阅收集函数存在数组中,等待触发dispatch依次执行。返回一个取消订阅的函数,可以取消订阅监听。

  • getState: ƒ getState() 获取存在createStore函数内部闭包的对象。

  • replaceReducer: ƒ replaceReducer(nextReducer) 主要用于redux开发者工具,对比当前和上一次操作的异同。有点类似时间穿梭功能。

  • Symbol(observable): ƒ observable()

也就是官方文档redux.org.js上的 API

暂时不去深究每一个API的实现。重新按F5刷新页面,断点到var store = Redux.createStore(counter)。一直按F11,先走一遍主流程。

4.1 Redux.createSotre

createStore 函数结构是这样的,是不是看起来很简单,最终返回对象store,包含dispatchsubscribegetStatereplaceReducer等方法。

// 省略了若干代码
export default function createStore(reducer, preloadedState, enhancer) {// 省略参数校验和替换// 当前的 reducer 函数let currentReducer = reducer// 当前statelet currentState = preloadedState// 当前的监听数组函数let currentListeners = []// 下一个监听数组函数let nextListeners = currentListeners// 是否正在dispatch中let isDispatching = falsefunction ensureCanMutateNextListeners() {if (nextListeners === currentListeners) {nextListeners = currentListeners.slice()}}function getState() {return currentState}function subscribe(listener) {}function dispatch(action) {}function replaceReducer(nextReducer) {}function observable() {}// ActionTypes.INIT @@redux/INITu.v.d.u.6.rdispatch({ type: ActionTypes.INIT })return {dispatch,subscribe,getState,replaceReducer,[$$observable]: observable}
}

4.2 store.dispatch(action)

function dispatch(action) {// 判断action是否是对象,不是则报错if (!isPlainObject(action)) {throw new Error('Actions must be plain objects. ' +'Use custom middleware for async actions.')}// 判断action.type 是否存在,没有则报错if (typeof action.type === 'undefined') {throw new Error('Actions may not have an undefined "type" property. ' +'Have you misspelled a constant?')}// 不是则报错if (isDispatching) {throw new Error('Reducers may not dispatch actions.')}try {isDispatching = truecurrentState = currentReducer(currentState, action)} finally {// 调用完后置为 falseisDispatching = false}//  把 收集的函数拿出来依次调用const listeners = (currentListeners = nextListeners)for (let i = 0; i < listeners.length; i++) {const listener = listeners[i]listener()}// 最终返回 actionreturn action}
var store = Redux.createStore(counter)

上文调试完了这句。

继续按F11调试。

function render() {valueEl.innerHTML = store.getState().toString()
}
render()

4.3 store.getState()

getState函数实现比较简单。

function getState() {// 判断正在dispatch中,则报错if (isDispatching) {throw new Error('You may not call store.getState() while the reducer is executing. ' +'The reducer has already received the state as an argument. ' +'Pass it down from the top reducer instead of reading it from the store.')}// 返回当前的statereturn currentState
}

4.4 store.subscribe(listener)

订阅监听函数,存放在数组中,store.dispatch(action)时遍历执行。

function subscribe(listener) {// 订阅参数校验不是函数报错if (typeof listener !== 'function') {throw new Error('Expected the listener to be a function.')}// 正在dispatch中,报错if (isDispatching) {throw new Error('You may not call store.subscribe() while the reducer is executing. ' +'If you would like to be notified after the store has been updated, subscribe from a ' +'component and invoke store.getState() in the callback to access the latest state. ' +'See https://redux.js.org/api-reference/store#subscribelistener for more details.')}// 订阅为 truelet isSubscribed = trueensureCanMutateNextListeners()nextListeners.push(listener)// 返回一个取消订阅的函数return function unsubscribe() {if (!isSubscribed) {return}// 正在dispatch中,则报错if (isDispatching) {throw new Error('You may not unsubscribe from a store listener while the reducer is executing. ' +'See https://redux.js.org/api-reference/store#subscribelistener for more details.')}// 订阅为 falseisSubscribed = falseensureCanMutateNextListeners()//   找到当前监听函数const index = nextListeners.indexOf(listener)//   在数组中删除nextListeners.splice(index, 1)currentListeners = null}}

到这里,我们就调试学习完了Redux.createSotrestore.dispatchstore.getStatestore.subscribe的源码。

接下来,我们写个中间件例子,来调试中间件相关源码。

5. Redux 中间件相关源码

中间件是重点,面试官也经常问这类问题。

5.1 Redux.applyMiddleware(...middlewares)

5.1.1 准备 logger 例子调试

为了调试Redux.applyMiddleware(...middlewares),我在examples/js/middlewares.logger.example.js写一个简单的logger例子。分别有三个logger1logger2logger3函数。由于都是类似,所以我在这里只展示logger1函数。

// examples/js/middlewares.logger.example.js
function logger1({ getState }) {return next => action => {console.log('will dispatch--1--next, action:', next, action)// Call the next dispatch method in the middleware chain.const returnValue = next(action)console.log('state after dispatch--1', getState())// This will likely be the action itself, unless// a middleware further in chain changed it.return returnValue}
}
// 省略 logger2、logger3

logger中间件函数做的事情也比较简单,返回两层函数,next就是下一个中间件函数,调用返回结果。为了让读者能看懂,我把logger1用箭头函数、logger2则用普通函数。

写好例子后,我们接着来看怎么调试Redux.applyMiddleware(...middlewares))源码。

cd redux-analysis && hs -p 5000
# 上文说过npm i -g http-server

打开http://localhost:5000/examples/index.2.redux.applyMiddleware.compose.html,按F12打开控制台,

先点击加号操作+1,把结果展示出来。

redux 中间件调试图

从图中可以看出,next则是下一个函数。先1-2-3,再3-2-1这样的顺序。

这种也就是我们常说的中间件,面向切面编程(AOP)。

中间件图解

接下来调试,在以下语句打上断点和一些你觉得重要的地方打上断点。

// examples/index.2.redux.applyMiddleware.compose.html
var store = Redux.createStore(counter, Redux.applyMiddleware(logger1, logger2,  logger3))

5.1.2 Redux.applyMiddleware(...middlewares) 源码

// redux/src/applyMiddleware.js
/*** ...* @param {...Function} middlewares The middleware chain to be applied.* @returns {Function} A store enhancer applying the middleware.*/
export default function applyMiddleware(...middlewares) {return createStore => (...args) => {const store = createStore(...args)let dispatch = () => {throw new Error('Dispatching while constructing your middleware is not allowed. ' +'Other middleware would not be applied to this dispatch.')}const middlewareAPI = {getState: store.getState,dispatch: (...args) => dispatch(...args)}const chain = middlewares.map(middleware => middleware(middlewareAPI))dispatch = compose(...chain)(store.dispatch)return {...store,dispatch}}
}
// redux/src/createStore.js
export default function createStore(reducer, preloadedState, enhancer) {// 省略参数校验// 如果第二个参数`preloadedState`是函数,并且第三个参数`enhancer`是undefined,把它们互换一下。if (typeof preloadedState === 'function' && typeof enhancer === 'undefined') {enhancer = preloadedStatepreloadedState = undefined}if (typeof enhancer !== 'undefined') {if (typeof enhancer !== 'function') {throw new Error('Expected the enhancer to be a function.')}// enhancer 也就是`Redux.applyMiddleware`返回的函数// createStore 的 args 则是 `reducer, preloadedState`/*** createStore => (...args) => {const store = createStore(...args)return {...store,dispatch,}}** /// 最终返回增强的store对象。return enhancer(createStore)(reducer, preloadedState)}// 省略后续代码
}

把接收的中间件函数logger1, logger2, logger3放入到 了middlewares数组中。Redux.applyMiddleware最后返回两层函数。把中间件函数都混入了参数getStatedispatch

// examples/index.2.redux.applyMiddleware.compose.html
var store = Redux.createStore(counter, Redux.applyMiddleware(logger1, logger2,  logger3))

最后这句其实是返回一个增强了dispatchstore对象。

而增强的dispatch函数,则是用Redux.compose(...functions)进行串联起来执行的。

5.2 Redux.compose(...functions)

export default function compose(...funcs) {if (funcs.length === 0) {return arg => arg}if (funcs.length === 1) {return funcs[0]}return funcs.reduce((a, b) => (...args) => a(b(...args)))
}
// applyMiddleware.js
dispatch = compose(...chain)(store.dispatch)
// compose
funcs.reduce((a, b) => (...args) => a(b(...args)))

这两句可能不是那么好理解,可以断点多调试几次。我把箭头函数转换成普通函数。

funcs.reduce(function(a, b){return function(...args){return a(b(...args));};
});

其实redux源码中注释很清晰了,这个compose函数上方有一堆注释,其中有一句:组合多个函数,从右到左,比如:compose(f, g, h) 最终得到这个结果 (...args) => f(g(h(...args))).

5.2.1 compose 函数演化

Redux.compose(...functions)函数源码后,还是不明白,不要急不要慌,吃完鸡蛋还有汤。仔细来看如何演化而来,先来简单看下如下需求。

传入一个数值,计算数值乘以10再加上10,再减去2。

实现起来很简单。

const calc = (num) => num * 10 + 10 - 2;
calc(10); // 108

但这样写有个问题,不好扩展,比如我想乘以10时就打印出结果。为了便于扩展,我们分开写成三个函数。

const multiply = (x) => {const result = x * 10;console.log(result);return result;
};
const add = (y) => y + 10;
const minus = (z) => z - 2;// 计算结果
console.log(minus(add(multiply(10))));
// 100
// 108
// 这样我们就把三个函数计算结果出来了。

再来实现一个相对通用的函数,计算这三个函数的结果。

const compose = (f, g, h) => {return function(x){return f(g(h(x)));}
}
const calc = compose(minus, add, multiply);
console.log(calc(10));
// 100
// 108

这样还是有问题,只支持三个函数。我想支持多个函数。我们了解到数组的reduce方法就能实现这样的功能。前一个函数

// 我们常用reduce来计算数值数组的总和
[1,2,3,4,5].reduce((pre, item, index, arr) => {console.log('(pre, item, index, arr)', pre, item, index, arr);// (pre, item, index, arr) 1 2 1 (5) [1, 2, 3, 4, 5]// (pre, item, index, arr) 3 3 2 (5) [1, 2, 3, 4, 5]// (pre, item, index, arr) 6 4 3 (5) [1, 2, 3, 4, 5]// (pre, item, index, arr) 10 5 4 (5) [1, 2, 3, 4, 5]return pre + item;
});
// 15

pre 是上一次返回值,在这里是数值1,3,6,10。在下一个例子中则是匿名函数。

function(x){return a(b(x));
}

item2,3,4,5,在下一个例子中是minus、add、multiply

const compose = (...funcs) => {return funcs.reduce((a, b) => {return function(x){return a(b(x));}})
}
const calc = compose(minus, add, multiply);
console.log(calc(10));
// 100
// 108

Redux.compose(...functions)其实就是这样,只不过中间件是返回双层函数罢了。

所以返回的是next函数,他们串起来执行了,形成了中间件的洋葱模型。人们都说一图胜千言。我画了一个相对简单的redux中间件原理图。

redux中间件原理图

如果还不是很明白,建议按照我给出的例子,多调试。

cd redux-analysis && hs -p 5000
# 上文说过npm i -g http-server

打开http://localhost:5000/examples/index.3.html,按F12打开控制台调试。

5.2.2 前端框架的 compose 函数的实现

lodash源码中 compose函数的实现,也是类似于数组的reduce,只不过是内部实现的arrayReduce

引用自我的文章:学习lodash源码整体架构

// lodash源码
function baseWrapperValue(value, actions) {var result = value;// 如果是lazyWrapper的实例,则调用LazyWrapper.prototype.value 方法,也就是 lazyValue 方法if (result instanceof LazyWrapper) {result = result.value();}// 类似 [].reduce(),把上一个函数返回结果作为参数传递给下一个函数return arrayReduce(actions, function(result, action) {return action.func.apply(action.thisArg, arrayPush([result], action.args));}, result);
}

koa-compose源码也有compose函数的实现。实现是循环加promise。由于代码比较长我就省略了,具体看链接若川:学习 koa 源码的整体架构,浅析koa洋葱模型原理和co原理小节 koa-compose 源码(洋葱模型实现)

6. Redux.combineReducers(reducers)

打开http://localhost:5000/examples/index.4.html,按F12打开控制台,按照给出的例子,调试接下来的Redux.combineReducers(reducers)Redux.bindActionCreators(actionCreators, dispatch)具体实现。由于文章已经很长了,这两个函数就不那么详细解释了。

combineReducers函数简单来说就是合并多个reducer为一个函数combination

export default function combineReducers(reducers) {const reducerKeys = Object.keys(reducers)const finalReducers = {}for (let i = 0; i < reducerKeys.length; i++) {const key = reducerKeys[i]// 省略一些开发环境判断的代码...if (typeof reducers[key] === 'function') {finalReducers[key] = reducers[key]}}// 经过一些处理后得到最后的finalReducerKeysconst finalReducerKeys = Object.keys(finalReducers)// 省略一些开发环境判断的代码...return function combination(state = {}, action) {// ... 省略开发环境的一些判断// 用 hasChanged变量 记录前后 state 是否已经修改let hasChanged = false// 声明对象来存储下一次的stateconst nextState = {}//遍历 finalReducerKeysfor (let i = 0; i < finalReducerKeys.length; i++) {const key = finalReducerKeys[i]const reducer = finalReducers[key]const previousStateForKey = state[key]// 执行 reducerconst nextStateForKey = reducer(previousStateForKey, action)// 省略容错代码 ...nextState[key] = nextStateForKey// 两次 key 对比 不相等则发生改变hasChanged = hasChanged || nextStateForKey !== previousStateForKey}// 最后的 keys 数组对比 不相等则发生改变hasChanged =hasChanged || finalReducerKeys.length !== Object.keys(state).lengthreturn hasChanged ? nextState : state}
}

7. Redux.bindActionCreators(actionCreators, dispatch)

如果第一个参数是一个函数,那就直接返回一个函数。如果是一个对象,则遍历赋值,最终生成boundActionCreators对象。

function bindActionCreator(actionCreator, dispatch) {return function() {return dispatch(actionCreator.apply(this, arguments))}
}export default function bindActionCreators(actionCreators, dispatch) {if (typeof actionCreators === 'function') {return bindActionCreator(actionCreators, dispatch)}// ... 省略一些容错判断const boundActionCreators = {}for (const key in actionCreators) {const actionCreator = actionCreators[key]if (typeof actionCreator === 'function') {boundActionCreators[key] = bindActionCreator(actionCreator, dispatch)}}return boundActionCreators
}

redux所提供的的API 除了store.replaceReducer(nextReducer)没分析,其他都分析了。

8. vuex 和 redux 简单对比

8.1 源码实现形式

从源码实现上来看,vuex源码主要使用了构造函数,而redux则是多用函数式编程、闭包。

8.2 耦合度

vuexvue 强耦合,脱离了vue则无法使用。而reduxreact没有关系,所以它可以使用于小程序或者jQuery等。如果需要和react使用,还需要结合react-redux库。

8.3 扩展

// logger 插件,具体实现省略
function logger (store) {console.log('store', store);
}
// 作为数组传入
new Vuex.Store({state,getters,actions,mutations,plugins: process.env.NODE_ENV !== 'production'? [logger]: []
})
// vuex 源码 插件执行部分
class Store{constructor(){// 把vuex的实例对象 store整个对象传递给插件使用plugins.forEach(plugin => plugin(this))}
}

vuex实现扩展则是使用插件形式,而redux是中间件的形式。redux的中间件则是AOP(面向切面编程),reduxRedux.applyMiddleware()其实也是一个增强函数,所以也可以用户来实现增强器,所以redux生态比较繁荣。

8.4 上手难易度

相对来说,vuex上手相对简单,redux相对难一些,redux涉及到一些函数式编程、高阶函数、纯函数等概念。

9. 总结

文章主要通过一步步调试的方式循序渐进地讲述redux源码的具体实现。旨在教会读者调试源码,不惧怕源码。

面试官经常喜欢考写一个redux中间件,说说redux中间件的原理。

function logger1({ getState }) {return next => action => {const returnValue = next(action)return returnValue}
}
const compose = (...funcs) => {if (funcs.length === 0) {return arg => arg}if (funcs.length === 1) {return funcs[0]}// 箭头函数// return funcs.reduce((a, b) => (...args) => a(b(...args)))return funcs.reduce((a, b) => {return function(x){return a(b(x));}})
}
const enhancerStore = Redux.create(reducer, Redux.applyMiddleware(logger1, ...))
enhancerStore.dispatch(action)

用户触发enhancerStore.dispatch(action)是增强后的,其实就是第一个中间件函数,中间的next是下一个中间件函数,最后next是没有增强的store.dispatch(action)

最后再来看张redux工作流程图

是不是就更理解些了呢。

如果读者发现有不妥或可改善之处,再或者哪里没写明白的地方,欢迎评论指出。另外觉得写得不错,对你有些许帮助,可以点赞、评论、转发分享,也是对我的一种支持,非常感谢呀。要是有人说到怎么读源码,正在读文章的你能推荐我的源码系列文章,那真是太好了

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