什麼是Mixin模式：帶實現的協議

　　Mixin（織入）模式並非GOF的《設計模式》概括中的一種，可是在各類語言以及框架都會發現該模式（或者思想）的一些應用。簡單來講，Mixin是帶有所有實現或者部分實現的接口，其主要做用是更好的代碼複用。本文將介紹Mixin的應用場景，以及關於繼承、組合、多繼承、接口的一些思考。

 

相關概念：

　　前面提到，Mixin是有部分或者所有實現的接口，其主要做用是代碼複用，須要理解這個簡單的描述，須要先理清一些概念。

繼承與組合：

　　繼承是面向對象的三大特徵（封裝、繼承、多態），若是類A繼承自類B，那麼咱們稱A爲子類（派生類），稱B爲父類（基類）。何時類A才能繼承類B呢，能夠說A是B的一種特殊化，英語來講就是 A is a B，或者A is a kind of B。好比狗（dog）和動物（Animal）這兩個抽象，dog is animal，這個是成立的，因此dog能夠繼承自animal。

　　而組合表明的是其中一個類的對象是另外一個類的對象的組成組合，英語來講，「 has a」，好比人（People）這個類有一個屬性addr是一個地址類（Address）的實例，就是說每一個人都有一個地址。

　　不論是繼承仍是組合，都起到了代碼複用的做用，但又各有優缺點。上面繼承和組合的例子都很明顯，但有些狀況就不那麼容易區分兩類事物是繼承仍是組合的關係了，或者說，兩個類之間既能夠用繼承，又能夠用組合，好比設計模式中的adapter模式，既能夠類適配，又能夠組合適配（對象適配）。

 

多繼承與接口：

　　在使用編程語言抽象事物之間的繼承關係的時候，須要考慮對多繼承的實現。所謂多繼承就是說一個類有多個基類，舉個簡單的例子，dog是animal，同時dog又是runnable（能夠跑動的對象）。多繼承對於人類的思惟來講是比較正常直觀的，可是對於計算機編程語言，都會遇到一個繞不過去的問題，那就是菱形繼承（diamond problem），下面這個圖形象展現了什麼時菱形繼承：

　　

　　從上圖能夠看到，類B、類C都繼承了類A，類D同時繼承了類B和類C，在繼承關係上就造成了 「菱形」－－類D有兩條路徑到達類A。菱形問題帶來什麼問題呢，若是類A定義了某個方法foo，並且B和C都沒有重寫該方法，那麼B和C都會有某種機制找到foo，那麼對於D的實例在調用foo方法的時候，是調用到B中指向的foo方法仍是C中指向的foo方法呢？

　　菱形繼承的問題會影響到語言的設計，一些編程語言支持多繼承，如C++、python等等；另一些則不支持多繼承，如Java，ruby等。對於支持多繼承的語言，爲了解決菱形繼承的問題，通常都會使用特定的方法，好比C++中的虛繼承，python中的新式類的MRO。而對於不支持多繼承的語言，通常使用某種接口（或者約定、協議）來實現多繼承的功能，如Java中的interface，ruby中的include module。

 

duck typing：

　　一個事物是否是鴨子（duck），若是它走起來像一隻鴨子、叫起來也像一隻鴨子，即從表現來看像一隻鴨子，那麼咱們就認爲它是一隻鴨子。把這種思想應用到編程中，就是duck typing，簡而言之，一個約定要求必須實現某些功能，而某個類實現了這個功能，就能夠把這個類當作約定的具體實現來使用。duck typing的思想在編程語言中的使用很是普遍，如Java中的Interface，Python中的各類protocol，ruby中的include module。

　　上面提到協議（泛指接口、預約、duck typing，下同）能夠用來實現多繼承的功能，在如下狀況特別合適：「基類」表明的實際上是一種能力或者承諾。好比前面dog同時繼承animal和runnale，但跑（run）就是一種能力的體現，這個時候就能夠把runable做爲一個協議，dog是能夠跑的，因此應該實現run方法，也就遵循了這個協議，那麼dog就是一個runable了。從例子能夠看出， 若是一個所謂的「基類」事實上表明瞭某種能力（it can，xxxable）的時候，使用協議比多繼承是更佳合理的選擇。

 

Mixin：

　　在前面說清楚了各個概念以後，咱們來看看Mixin到表表明瞭什麼，不過再次回顧上面一段提到的java interface和python protocol，這兩者自己是沒有任何實現的，都是須要使用者來實現相應的方法。Mixin自己也是一種能力的承諾，但 Mixin不一樣的不一樣之處在於Mixin是有部分或者所有實現的，在Mixin中的實現有利於代碼複用。若是是部分實現，那麼就是在Mixin中實現整個流程，而實現Mixin約定的類提供關鍵的、該類特有的方法，這有點相似模板模式，也是依賴倒置原則的體現。

　　不一樣的語言或者框架中，對Mixin模式有不一樣的實現形式，python中，除了protocol，也能夠用多繼承的形式來實現Mixin，爲了區分普通的多繼承，Mixin類的類名通常都會帶上後綴：「Mixin」，好比python lib裏面的兩個Mixin類：UserDict.DictMixin和SocketServer.ForkingMixIn。DictMixin類包括部分實現，使用者只要實現幾個核心的函數接口就好了。

　　Mixin defining all dictionary methods for classes that already have a minimum dictionary interface including getitem, setitem, delitem,and keys. 

　　而python中的SocketServer.ForkingMixIn有所有的實現，因此使用者無需特殊處理，就擁有了fork帶來的好處，例如

　　

1 class ForkingUDPServer(ForkingMixIn, UDPServer): pass
2 class ForkingTCPServer(ForkingMixIn, TCPServer): pass

　　在python的一些框架中，也有Mixin的身影，如tornado。

　　在ruby中，並不直接使用Mixin這個單詞，而是使用在類的聲明中include 一個module的辦法，以下面的代碼（來自wiki）：

 1 class Student
 2   include Comparable # The class Student inherits Comparable module using include keyword
 3   attr_accessor :name, :score
 4 
 5   def initialize(name, score)
 6     @name = name
 7     @score = score
 8   end
 9 
10   # Including the Comparison module, requires the implementing class to define the <=> comparison operator
11   # Here's the comparison operator. We compare 2 student instances based on their scores.
12 
13   def <=>(other)
14     @score <=> other.score
15   end
16  
17 end

　　首先，include的module叫Comparable （Java中也有一個同名的接口），便可比較的對象，按照以前對協議、約定的講解，是很是適合使用Mixin模式的。其次，ruby中Comparable這個module也是部分實現，須要具體的類實現<=>方法。

 

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總結：

　　Mixin是一種思想，用部分實現的接口來實現代碼複用。能夠用來解決多繼承的問題，又能夠用來擴展功能。Mixin在不一樣的編程語言中又不一樣的使用形式或者命名，但其本質都是同樣的。

 

references：

wiki: Mixin

wiki: Duck Typing