前言
在Android开发的多线程应用场景中，Handler机制十分常用
今天，我将手把手带你深入分析Handler机制的源码，希望你们会喜欢
目录
示意图
1. Handler 机制简介
定义
一套Android消息传递机制
作用
在多线程的应用场景中，将工作线程中需更新UI的操作信息 传递到UI主线程，从而实现 工作线程对UI的更新处理，最终实现异步消息的处理
示意图
为什么要用Handler消息传递机制
答：多个线程并发更新UI的同时 保证线程安全。具体描述如下
示意图
总结
使用Handler的原因：将工作线程需操作UI的消息 传递 到主线程，使得主线程可根据工作线程的需求 更新UI，从而避免线程操作不安全的问题
2. 储备知识
在阅读Handler机制的源码分析前，请务必了解Handler的一些储备知识：相关概念、使用方式 & 工作原理
2.1 相关概念
关于Handler机制中的相关概念如下：
在下面的讲解中，我将直接使用英文名讲解，即Handler、Message、Message Queue、Looper，希望大家先熟悉相关概念
示意图
2.2 使用方式
Handler使用方式 因发送消息到消息队列的方式不同而不同，共分为2种：使用Handler.sendMessage（）、使用Handler.post（）
下面的源码分析将依据使用步骤讲解
若还不了解，请务必阅读文章：Android：这是一份Handler消息传递机制 的使用教程
2.3 工作原理
理解Handler机制的工作原理，能很大程序帮助理解其源码
具体请看文章：Android Handler：图文解析 Handler通信机制 的工作原理
3. Handler机制的核心类
在源码分析前，先来了解Handler机制中的核心类
3.1 类说明
Handler机制 中有3个重要的类：
处理器 类（Handler）
消息队列 类（MessageQueue）
循环器 类（Looper）
3.2 类图
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3.3 具体介绍
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4. 源码分析
下面的源码分析将根据Handler的使用步骤进行
Handler使用方式 因发送消息到消息队列的方式不同而不同，共分为2种：使用Handler.sendMessage（）、使用Handler.post（）
若还不了解，请务必阅读文章：Android：这是一份Handler消息传递机制 的使用教程
下面的源码分析将依据上述2种使用方式进行
方式1：使用 Handler.sendMessage（）
使用步骤
/**
* 此处以 匿名内部类 的使用方式为例
*/// 步骤1：在主线程中 通过匿名内部类 创建Handler类对象privateHandler mhandler =newHandler(){// 通过复写handlerMessage()从而确定更新UI的操作@OverridepublicvoidhandleMessage(Message msg){ ...// 需执行的UI操作} };// 步骤2：创建消息对象Message msg = Message.obtain();// 实例化消息对象msg.what =1;// 消息标识msg.obj ="AA";// 消息内容存放// 步骤3：在工作线程中 通过Handler发送消息到消息队列中// 多线程可采用AsyncTask、继承Thread类、实现RunnablemHandler.sendMessage(msg);// 步骤4：开启工作线程（同时启动了Handler）// 多线程可采用AsyncTask、继承Thread类、实现Runnable
源码分析
下面，我将根据上述每个步骤进行源码分析
步骤1：在主线程中 通过匿名内部类 创建Handler类对象
/**
* 具体使用
*/privateHandler mhandler =newHandler(){// 通过复写handlerMessage()从而确定更新UI的操作@OverridepublicvoidhandleMessage(Message msg){ ...// 需执行的UI操作} };/**
* 源码分析：Handler的构造方法
* 作用：初始化Handler对象 & 绑定线程
* 注：
* a. Handler需绑定 线程才能使用；绑定后，Handler的消息处理会在绑定的线程中执行
* b. 绑定方式 = 先指定Looper对象，从而绑定了 Looper对象所绑定的线程（因为Looper对象本已绑定了对应线程）
* c. 即：指定了Handler对象的 Looper对象 = 绑定到了Looper对象所在的线程
*/publicHandler(){this(null,false);// ->>分析1}/**
* 分析1：this(null, false) = Handler（null，false）
*/publicHandler(Callback callback,booleanasync){ ...// 仅贴出关键代码// 1. 指定Looper对象mLooper = Looper.myLooper();if(mLooper ==null) {thrownewRuntimeException("Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()"); }// Looper.myLooper()作用：获取当前线程的Looper对象；若线程无Looper对象则抛出异常// 即 ：若线程中无创建Looper对象，则也无法创建Handler对象// 故 若需在子线程中创建Handler对象，则需先创建Looper对象// 注：可通过Loop.getMainLooper()可以获得当前进程的主线程的Looper对象// 2. 绑定消息队列对象（MessageQueue）mQueue = mLooper.mQueue;// 获取该Looper对象中保存的消息队列对象（MessageQueue）// 至此，保证了handler对象 关联上 Looper对象中MessageQueue}
从上面可看出：
当创建Handler对象时，则通过 构造方法 自动关联当前线程的Looper对象 & 对应的消息队列对象（MessageQueue），从而 自动绑定了 实现创建Handler对象操作的线程
那么，当前线程的Looper对象 & 对应的消息队列对象（MessageQueue）是什么时候创建的呢？
在上述使用步骤中，并无 创建Looper对象 & 对应的消息队列对象（MessageQueue）这1步
步骤1前的隐式操作1：创建循环器对象（Looper） & 消息队列对象（MessageQueue）
步骤介绍
示意图
源码分析
/**
* 源码分析1：Looper.prepare()
* 作用：为当前线程（子线程） 创建1个循环器对象（Looper），同时也生成了1个消息队列对象（MessageQueue）
* 注：需在子线程中手动调用该方法
*/publicstaticfinalvoidprepare(){if(sThreadLocal.get() != null) {thrownewRuntimeException("Only one Looper may be created per thread"); }// 1. 判断sThreadLocal是否为null，否则抛出异常//即 Looper.prepare()方法不能被调用两次 = 1个线程中只能对应1个Looper实例// 注：sThreadLocal = 1个ThreadLocal对象，用于存储线程的变量sThreadLocal.set(newLooper(true));// 2. 若为初次Looper.prepare()，则创建Looper对象 & 存放在ThreadLocal变量中// 注：Looper对象是存放在Thread线程里的// 源码分析Looper的构造方法->>分析a}/**
* 分析a：Looper的构造方法
**/privateLooper(boolean quitAllowed){ mQueue =newMessageQueue(quitAllowed);// 1. 创建1个消息队列对象（MessageQueue）// 即 当创建1个Looper实例时，会自动创建一个与之配对的消息队列对象（MessageQueue）mRun =true; mThread = Thread.currentThread(); }/**
* 源码分析2：Looper.prepareMainLooper()
* 作用：为 主线程（UI线程） 创建1个循环器对象（Looper），同时也生成了1个消息队列对象（MessageQueue）
* 注：该方法在主线程（UI线程）创建时自动调用，即 主线程的Looper对象自动生成，不需手动生成
*/// 在Android应用进程启动时，会默认创建1个主线程（ActivityThread，也叫UI线程）// 创建时，会自动调用ActivityThread的1个静态的main（）方法 = 应用程序的入口// main（）内则会调用Looper.prepareMainLooper()为主线程生成1个Looper对象/**
* 源码分析：main（）
**/publicstaticvoidmain(String[] args){ ...// 仅贴出关键代码Looper.prepareMainLooper();// 1. 为主线程创建1个Looper对象，同时生成1个消息队列对象（MessageQueue）// 方法逻辑类似Looper.prepare()// 注：prepare()：为子线程中创建1个Looper对象ActivityThread thread =newActivityThread();// 2. 创建主线程Looper.loop();// 3. 自动开启 消息循环 ->>下面将详细分析}
总结：
创建主线程时，会自动调用ActivityThread的1个静态的main（）；而main（）内则会调用Looper.prepareMainLooper()为主线程生成1个Looper对象，同时也会生成其对应的MessageQueue对象
即 主线程的Looper对象自动生成，不需手动生成；而子线程的Looper对象则需手动通过Looper.prepare()创建
在子线程若不手动创建Looper对象 则无法生成Handler对象
根据Handler的作用（在主线程更新UI），故Handler实例的创建场景 主要在主线程
生成Looper&MessageQueue对象后，则会自动进入消息循环：Looper.loop（），即又是另外一个隐式操作。
步骤1前的隐式操作2：消息循环
此处主要分析的是Looper类中的loop（）方法
/**
* 源码分析： Looper.loop()
* 作用：消息循环，即从消息队列中获取消息、分发消息到Handler
* 特别注意：
* a. 主线程的消息循环不允许退出，即无限循环
* b. 子线程的消息循环允许退出：调用消息队列MessageQueue的quit（）
*/publicstaticvoidloop(){ ...// 仅贴出关键代码// 1. 获取当前Looper的消息队列finalLooper me = myLooper();if(me ==null) {thrownewRuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread."); }// myLooper()作用：返回sThreadLocal存储的Looper实例；若me为null 则抛出异常// 即loop（）执行前必须执行prepare（），从而创建1个Looper实例finalMessageQueue queue = me.mQueue;// 获取Looper实例中的消息队列对象（MessageQueue）// 2. 消息循环（通过for循环）for(;;) {// 2.1 从消息队列中取出消息Message msg = queue.next();if(msg ==null) {return; }// next()：取出消息队列里的消息// 若取出的消息为空，则线程阻塞// ->> 分析1 // 2.2 派发消息到对应的Handlermsg.target.dispatchMessage(msg);// 把消息Message派发给消息对象msg的target属性// target属性实际是1个handler对象// ->>分析2// 3. 释放消息占据的资源msg.recycle(); }}/**
* 分析1：queue.next()
* 定义：属于消息队列类（MessageQueue）中的方法
* 作用：出队消息，即从 消息队列中 移出该消息
*/Messagenext(){ ...// 仅贴出关键代码// 该参数用于确定消息队列中是否还有消息// 从而决定消息队列应处于出队消息状态 or 等待状态intnextPollTimeoutMillis =0;for(;;) {if(nextPollTimeoutMillis !=0) { Binder.flushPendingCommands(); }// nativePollOnce方法在native层，若是nextPollTimeoutMillis为-1，此时消息队列处于等待状态 nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);synchronized(this) {finallongnow = SystemClock.uptimeMillis(); Message prevMsg =null; Message msg = mMessages;// 出队消息，即 从消息队列中取出消息：按创建Message对象的时间顺序if(msg !=null) {if(now < msg.when) { nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE); }else{// 取出了消息mBlocked =false;if(prevMsg !=null) { prevMsg.next = msg.next; }else{ mMessages = msg.next; } msg.next =null;if(DEBUG) Log.v(TAG,"Returning message: "+ msg); msg.markInUse();returnmsg; } }else{// 若 消息队列中已无消息，则将nextPollTimeoutMillis参数设为-1// 下次循环时，消息队列则处于等待状态nextPollTimeoutMillis = -1; } ...... } ..... }}// 回到分析原处/**
* 分析2：dispatchMessage(msg)
* 定义：属于处理者类（Handler）中的方法
* 作用：派发消息到对应的Handler实例 & 根据传入的msg作出对应的操作
*/publicvoiddispatchMessage(Message msg){// 1. 若msg.callback属性不为空，则代表使用了post（Runnable r）发送消息// 则执行handleCallback(msg)，即回调Runnable对象里复写的run（）// 上述结论会在讲解使用“post（Runnable r）”方式时讲解if(msg.callback !=null) { handleCallback(msg); }else{if(mCallback !=null) {if(mCallback.handleMessage(msg)) {return; } }// 2. 若msg.callback属性为空，则代表使用了sendMessage（Message msg）发送消息（即此处需讨论的）// 则执行handleMessage(msg)，即回调复写的handleMessage(msg) ->> 分析3handleMessage(msg); } }/**
* 分析3：handleMessage(msg)
* 注：该方法 = 空方法，在创建Handler实例时复写 = 自定义消息处理方式
**/publicvoidhandleMessage(Message msg){ ...// 创建Handler实例时复写}
总结：
消息循环的操作 = 消息出队 + 分发给对应的Handler实例
分发给对应的Handler的过程：根据出队消息的归属者通过dispatchMessage(msg)进行分发，最终回调复写的handleMessage(Message msg)，从而实现 消息处理 的操作
特别注意：在进行消息分发时（dispatchMessage(msg)），会进行1次发送方式的判断：
若msg.callback属性不为空，则代表使用了post（Runnable r）发送消息，则直接回调Runnable对象里复写的run（）
若msg.callback属性为空，则代表使用了sendMessage（Message msg）发送消息，则回调复写的handleMessage(msg)
至此，关于步骤1的源码分析讲解完毕。总结如下
示意图
步骤2：创建消息对象
/**
* 具体使用
*/Message msg = Message.obtain();// 实例化消息对象msg.what =1;// 消息标识msg.obj ="AA";// 消息内容存放/**
* 源码分析：Message.obtain()
* 作用：创建消息对象
* 注：创建Message对象可用关键字new 或 Message.obtain()
*/publicstaticMessageobtain(){// Message内部维护了1个Message池，用于Message消息对象的复用// 使用obtain（）则是直接从池内获取synchronized(sPoolSync) {if(sPool !=null) { Message m = sPool; sPool = m.next; m.next =null; m.flags =0;// clear in-use flagsPoolSize--;returnm; }// 建议：使用obtain（）”创建“消息对象，避免每次都使用new重新分配内存}// 若池内无消息对象可复用，则还是用关键字new创建returnnewMessage(); }
总结
示意图
步骤3：在工作线程中 发送消息到消息队列中
多线程的实现方式：AsyncTask、继承Thread类、实现Runnable
/**
* 具体使用
*/mHandler.sendMessage(msg);/**
* 源码分析：mHandler.sendMessage(msg)
* 定义：属于处理器类（Handler）的方法
* 作用：将消息 发送 到消息队列中（Message ->> MessageQueue）
*/publicfinalbooleansendMessage(Message msg){returnsendMessageDelayed(msg,0);// ->>分析1}/**
* 分析1：sendMessageDelayed(msg, 0)
**/publicfinalbooleansendMessageDelayed(Message msg,longdelayMillis){if(delayMillis <0) { delayMillis =0; }returnsendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);// ->> 分析2}/**
* 分析2：sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis)
**/publicbooleansendMessageAtTime(Message msg,longuptimeMillis){// 1. 获取对应的消息队列对象（MessageQueue）MessageQueue queue = mQueue;// 2. 调用了enqueueMessage方法 ->>分析3returnenqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis); }/**
* 分析3：enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis)
**/privatebooleanenqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg,longuptimeMillis){// 1. 将msg.target赋值为this// 即 ：把 当前的Handler实例对象作为msg的target属性msg.target =this;// 请回忆起上面说的Looper的loop()中消息循环时，会从消息队列中取出每个消息msg，然后执行msg.target.dispatchMessage(msg)去处理消息// 实际上则是将该消息派发给对应的Handler实例 // 2. 调用消息队列的enqueueMessage（）// 即：Handler发送的消息，最终是保存到消息队列->>分析4returnqueue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis）; }/**
* 分析4：queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis）
* 定义：属于消息队列类（MessageQueue）的方法
* 作用：入队，即 将消息 根据时间 放入到消息队列中（Message ->> MessageQueue）
* 采用单链表实现：提高插入消息、删除消息的效率
*/booleanenqueueMessage(Message msg,longwhen){ ...// 仅贴出关键代码synchronized(this) { msg.markInUse(); msg.when = when; Message p = mMessages;booleanneedWake;// 判断消息队列里有无消息// a. 若无，则将当前插入的消息 作为队头 & 若此时消息队列处于等待状态，则唤醒if(p ==null|| when ==0|| when < p.when) { msg.next = p; mMessages = msg; needWake = mBlocked; }else{ needWake = mBlocked && p.target ==null&& msg.isAsynchronous(); Message prev;// b. 判断消息队列里有消息，则根据 消息（Message）创建的时间 插入到队列中for(;;) { prev = p; p = p.next;if(p ==null|| when < p.when) {break; }if(needWake && p.isAsynchronous()) { needWake =false; } } msg.next = p; prev.next = msg; }if(needWake) { nativeWake(mPtr); } }returntrue; }// 之后，随着Looper对象的无限消息循环// 不断从消息队列中取出Handler发送的消息 & 分发到对应Handler// 最终回调Handler.handleMessage()处理消息
总结
Handler发送消息的本质 = 为该消息定义target属性（即本身实例对象） & 将消息入队到绑定线程的消息队列中。具体如下：
示意图
至此，关于使用Handler.sendMessage（）的源码解析完毕
总结
根据操作步骤的源码分析总结
示意图
工作流程总结
下面，将顺着文章：工作流程再理一次
示意图
示意图
方式2：使用 Handler.post（）
使用步骤
// 步骤1：在主线程中创建Handler实例privateHandler mhandler =newmHandler();// 步骤2：在工作线程中 发送消息到消息队列中 & 指定操作UI内容// 需传入1个Runnable对象mHandler.post(newRunnable() {@Overridepublicvoidrun(){ ...// 需执行的UI操作 } });// 步骤3：开启工作线程（同时启动了Handler）// 多线程可采用AsyncTask、继承Thread类、实现Runnable
源码分析
下面，我将根据上述每个步骤进行源码分析
实际上，该方式与方式1中的Handler.sendMessage（）工作原理相同、源码分析类似，下面将主要讲解不同之处
步骤1：在主线程中创建Handler实例
/**
* 具体使用
*/privateHandler mhandler =newHandler()；// 与方式1的使用不同：此处无复写Handler.handleMessage()/**
* 源码分析：Handler的构造方法
* 作用：
* a. 在此之前，主线程创建时隐式创建Looper对象、MessageQueue对象
* b. 初始化Handler对象、绑定线程 & 进入消息循环
* 此处的源码分析类似方式1，此处不作过多描述
*/
步骤2：在工作线程中 发送消息到消息队列中
/**
* 具体使用
* 需传入1个Runnable对象、复写run()从而指定UI操作
*/mHandler.post(newRunnable() { @Overridepublicvoidrun() { ...// 需执行的UI操作 } });/**
* 源码分析：Handler.post（Runnable r）
* 定义：属于处理者类（Handler）中的方法
* 作用：定义UI操作、将Runnable对象封装成消息对象 & 发送 到消息队列中（Message ->> MessageQueue）
* 注：
* a. 相比sendMessage()，post（）最大的不同在于，更新的UI操作可直接在重写的run（）中定义
* b. 实际上，Runnable并无创建新线程，而是发送 消息 到消息队列中
*/publicfinal booleanpost(Runnable r){returnsendMessageDelayed(getPostMessage(r),0);// getPostMessage(r) 的源码分析->>分析1// sendMessageDelayed（）的源码分析 ->>分析2}/**
* 分析1：getPostMessage(r)
* 作用：将传入的Runable对象封装成1个消息对象
**/privatestaticMessagegetPostMessage(Runnable r){// 1. 创建1个消息对象（Message）Message m = Message.obtain();// 注：创建Message对象可用关键字new 或 Message.obtain()// 建议：使用Message.obtain()创建，// 原因：因为Message内部维护了1个Message池，用于Message的复用，使用obtain（）直接从池内获取，从而避免使用new重新分配内存// 2. 将 Runable对象 赋值给消息对象（message）的callback属性m.callback = r;// 3. 返回该消息对象returnm; }// 回到调用原处/**
* 分析2：sendMessageDelayed(msg, 0)
* 作用：实际上，从此处开始，则类似方式1 = 将消息入队到消息队列，
* 即 最终是调用MessageQueue.enqueueMessage（）
**/publicfinal booleansendMessageDelayed(Message msg,longdelayMillis){if(delayMillis <0) { delayMillis =0; }returnsendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);// 请看分析3}/**
* 分析3：sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis)
**/publicbooleansendMessageAtTime(Message msg,longuptimeMillis){// 1. 获取对应的消息队列对象（MessageQueue）MessageQueuequeue= mQueue;// 2. 调用了enqueueMessage方法 ->>分析3returnenqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis); }/**
* 分析4：enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis)
**/privatebooleanenqueueMessage(MessageQueuequeue, Message msg,longuptimeMillis){// 1. 将msg.target赋值为this// 即 ：把 当前的Handler实例对象作为msg的target属性msg.target =this;// 请回忆起上面说的Looper的loop()中消息循环时，会从消息队列中取出每个消息msg，然后执行msg.target.dispatchMessage(msg)去处理消息// 实际上则是将该消息派发给对应的Handler实例 // 2. 调用消息队列的enqueueMessage（）// 即：Handler发送的消息，最终是保存到消息队列returnqueue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis）; }// 注：实际上从分析2开始，源码 与 sendMessage（Message msg）发送方式相同
从上面的分析可看出：
消息对象的创建 = 内部 根据Runnable对象而封装
发送到消息队列的逻辑 = 方式1中sendMessage（Message msg）
下面，我们重新回到步骤1前的隐式操作2：消息循环，即Looper类中的loop（）方法
/**
* 源码分析： Looper.loop()
* 作用：消息循环，即从消息队列中获取消息、分发消息到Handler
* 特别注意：
* a. 主线程的消息循环不允许退出，即无限循环
* b. 子线程的消息循环允许退出：调用消息队列MessageQueue的quit（）
*/publicstaticvoidloop(){ ...// 仅贴出关键代码// 1. 获取当前Looper的消息队列finalLooper me = myLooper();if(me ==null) {thrownewRuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread."); }// myLooper()作用：返回sThreadLocal存储的Looper实例；若me为null 则抛出异常// 即loop（）执行前必须执行prepare（），从而创建1个Looper实例finalMessageQueue queue = me.mQueue;// 获取Looper实例中的消息队列对象（MessageQueue）// 2. 消息循环（通过for循环）for(;;) {// 2.1 从消息队列中取出消息Message msg = queue.next();if(msg ==null) {return; }// next()：取出消息队列里的消息// 若取出的消息为空，则线程阻塞// 2.2 派发消息到对应的Handlermsg.target.dispatchMessage(msg);// 把消息Message派发给消息对象msg的target属性// target属性实际是1个handler对象// ->>分析1// 3. 释放消息占据的资源msg.recycle(); }}/**
* 分析1：dispatchMessage(msg)
* 定义：属于处理者类（Handler）中的方法
* 作用：派发消息到对应的Handler实例 & 根据传入的msg作出对应的操作
*/publicvoiddispatchMessage(Message msg){// 1. 若msg.callback属性不为空，则代表使用了post（Runnable r）发送消息（即此处需讨论的）// 则执行handleCallback(msg)，即回调Runnable对象里复写的run（）->> 分析2if(msg.callback !=null) { handleCallback(msg); }else{if(mCallback !=null) {if(mCallback.handleMessage(msg)) {return; } }// 2. 若msg.callback属性为空，则代表使用了sendMessage（Message msg）发送消息（即此处需讨论的）// 则执行handleMessage(msg)，即回调复写的handleMessage(msg) handleMessage(msg); } }/**
* 分析2：handleCallback(msg)
**/privatestaticvoidhandleCallback(Message message){ message.callback.run();// Message对象的callback属性 = 传入的Runnable对象// 即回调Runnable对象里复写的run（）}
至此，你应该明白使用Handler.post（）的工作流程：与方式1（Handler.sendMessage（））类似，区别在于：
不需外部创建消息对象，而是内部根据传入的Runnable对象 封装消息对象
回调的消息处理方法是：复写Runnable对象的run（）
二者的具体异同如下：
示意图
至此，关于使用Handler.post（）的源码解析完毕
总结
根据操作步骤的源码分析总结
示意图
工作流程总结
下面，将顺着文章：工作流程再理一次
示意图
示意图
至此，关于Handler机制的源码全部分析完毕。
5. 总结
本文详细分析了Handler机制的源码，文字总结 & 流程图如下：
示意图
示意图
示意图
示意图
作者：Carson_Ho
链接：https://www.jianshu.com/p/b4d745c7ff7a
來源：
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