什么是Mixin模式：带实现的协议

　　Mixin（织入）模式并非GOF的《设计模式》概括中的一种，可是在各类语言以及框架都会发现该模式（或者思想）的一些应用。简单来讲，Mixin是带有所有实现或者部分实现的接口，其主要做用是更好的代码复用。本文将介绍Mixin的应用场景，以及关于继承、组合、多继承、接口的一些思考。

 

相关概念：

　　前面提到，Mixin是有部分或者所有实现的接口，其主要做用是代码复用，须要理解这个简单的描述，须要先理清一些概念。

继承与组合：

　　继承是面向对象的三大特征（封装、继承、多态），若是类A继承自类B，那么咱们称A为子类（派生类），称B为父类（基类）。何时类A才能继承类B呢，能够说A是B的一种特殊化，英语来讲就是 A is a B，或者A is a kind of B。好比狗（dog）和动物（Animal）这两个抽象，dog is animal，这个是成立的，因此dog能够继承自animal。

　　而组合表明的是其中一个类的对象是另外一个类的对象的组成组合，英语来讲，“ has a”，好比人（People）这个类有一个属性addr是一个地址类（Address）的实例，就是说每一个人都有一个地址。

　　不论是继承仍是组合，都起到了代码复用的做用，但又各有优缺点。上面继承和组合的例子都很明显，但有些状况就不那么容易区分两类事物是继承仍是组合的关系了，或者说，两个类之间既能够用继承，又能够用组合，好比设计模式中的adapter模式，既能够类适配，又能够组合适配（对象适配）。

 

多继承与接口：

　　在使用编程语言抽象事物之间的继承关系的时候，须要考虑对多继承的实现。所谓多继承就是说一个类有多个基类，举个简单的例子，dog是animal，同时dog又是runnable（能够跑动的对象）。多继承对于人类的思惟来讲是比较正常直观的，可是对于计算机编程语言，都会遇到一个绕不过去的问题，那就是菱形继承（diamond problem），下面这个图形象展现了什么时菱形继承：

　　

　　从上图能够看到，类B、类C都继承了类A，类D同时继承了类B和类C，在继承关系上就造成了 “菱形”－－类D有两条路径到达类A。菱形问题带来什么问题呢，若是类A定义了某个方法foo，并且B和C都没有重写该方法，那么B和C都会有某种机制找到foo，那么对于D的实例在调用foo方法的时候，是调用到B中指向的foo方法仍是C中指向的foo方法呢？

　　菱形继承的问题会影响到语言的设计，一些编程语言支持多继承，如C++、python等等；另一些则不支持多继承，如Java，ruby等。对于支持多继承的语言，为了解决菱形继承的问题，通常都会使用特定的方法，好比C++中的虚继承，python中的新式类的MRO。而对于不支持多继承的语言，通常使用某种接口（或者约定、协议）来实现多继承的功能，如Java中的interface，ruby中的include module。

 

duck typing：

　　一个事物是否是鸭子（duck），若是它走起来像一只鸭子、叫起来也像一只鸭子，即从表现来看像一只鸭子，那么咱们就认为它是一只鸭子。把这种思想应用到编程中，就是duck typing，简而言之，一个约定要求必须实现某些功能，而某个类实现了这个功能，就能够把这个类当作约定的具体实现来使用。duck typing的思想在编程语言中的使用很是普遍，如Java中的Interface，Python中的各类protocol，ruby中的include module。

　　上面提到协议（泛指接口、预约、duck typing，下同）能够用来实现多继承的功能，在如下状况特别合适：“基类”表明的实际上是一种能力或者承诺。好比前面dog同时继承animal和runnale，但跑（run）就是一种能力的体现，这个时候就能够把runable做为一个协议，dog是能够跑的，因此应该实现run方法，也就遵循了这个协议，那么dog就是一个runable了。从例子能够看出， 若是一个所谓的“基类”事实上表明了某种能力（it can，xxxable）的时候，使用协议比多继承是更佳合理的选择。

 

Mixin：

　　在前面说清楚了各个概念以后，咱们来看看Mixin到表表明了什么，不过再次回顾上面一段提到的java interface和python protocol，这两者自己是没有任何实现的，都是须要使用者来实现相应的方法。Mixin自己也是一种能力的承诺，但 Mixin不一样的不一样之处在于Mixin是有部分或者所有实现的，在Mixin中的实现有利于代码复用。若是是部分实现，那么就是在Mixin中实现整个流程，而实现Mixin约定的类提供关键的、该类特有的方法，这有点相似模板模式，也是依赖倒置原则的体现。

　　不一样的语言或者框架中，对Mixin模式有不一样的实现形式，python中，除了protocol，也能够用多继承的形式来实现Mixin，为了区分普通的多继承，Mixin类的类名通常都会带上后缀：“Mixin”，好比python lib里面的两个Mixin类：UserDict.DictMixin和SocketServer.ForkingMixIn。DictMixin类包括部分实现，使用者只要实现几个核心的函数接口就好了。

　　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有所有的实现，因此使用者无需特殊处理，就拥有了fork带来的好处，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，并不直接使用Mixin这个单词，而是使用在类的声明中include 一个module的办法，以下面的代码（来自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中也有一个同名的接口），便可比较的对象，按照以前对协议、约定的讲解，是很是适合使用Mixin模式的。其次，ruby中Comparable这个module也是部分实现，须要具体的类实现<=>方法。

 

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总结：

　　Mixin是一种思想，用部分实现的接口来实现代码复用。能够用来解决多继承的问题，又能够用来扩展功能。Mixin在不一样的编程语言中又不一样的使用形式或者命名，但其本质都是同样的。

 

references：

wiki: Mixin

wiki: Duck Typing