Python mixin模式

Mixin模式是一种在python里经常使用的模式，适当合理的应用能够达到复用代码，合理组织代码结构的目的。

Python的Mixin模式可以通过多继承的方式来实现, 举例来说，我们自定义一个简单的具有嵌套结构的数据容器：

 

 

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class SimpleItemContainer(object):     def __init__(self, id, item_containers):         self.id = id         self.data = {}         for item in item_containers:             self.data[item.id] = item

SimpleItemContainer通过python内置类型Dict来存放数据，不过到目前为止想要访问对应的数据还是得直接调用里面的字典，没法像原生的字典一样方便的通过暴露出来的api访问数据。当然也可以从头开始把完整的Dictionary Interface完全实现个遍，不过在每个自定义的类似的容器中都来一套肯定不行，这时候利用python内置的UserDict.DictMixin就是一个不错的方式：

 

 

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from UserDict import DictMixin   class BetterSimpleItemContainer(object, DictMixin):     def __getitem__(self, id):         return self.data[id]       def __setitem__(self, id, value):       self.data[id] = value       def __delitem__(self, id):       del self.data[id]       def keys(self):             return self.data.keys()

通过实现最小的Dictionary Interface，还有继承DictMixin实现Mixin模式，我们就轻松获得了完整的原生字典的行为：下表语法，get, has_keys, iteritems, itervalues甚至还有iterable protocol implementation等一系列的方法和实现。

很多框架比如Django， Django rest framework里面就普遍用到了Mixin这种模式，定义api或者viewset的时候就能够通过多重继承的方式服用一些功能

当然，Mixin模式也不能滥用，至少他会污染你新定义的类，有时候还会带来MRO的问题；不过把一些基础和单一的功能比如一般希望通过interface/protocol实现的功能放进Mixin模块里面还是不错的选择：

 

 

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class CommonEqualityMixin(object):       def __eq__(self, other):         return (isinstance(other, self.__class__)             and self.__dict__ == other.__dict__)       def __ne__(self, other):         return not self.__eq__(other)   class Foo(CommonEqualityMixin):       def __init__(self, item):         self.item = item

其实整个理解下来无非就是通过组合的方式获得更多的功能,有点像C#， java里面的interface，强调“it can”的意思，但相比起来简单多了，不需要显示的约束，而且mixin模块自带实现。在使用的时候一般把mixin的类放在父类的右边似乎也是为了强调这并不是典型的多继承，是一种特殊的多继承，而是在继承了一个基类的基础上，顺带利用多重继承的功能给这个子类添点料，增加一些其他的功能。保证Mixin的类功能单一具体，混入之后，新的类的MRO树其实也会相对很简单，并不会引起混乱。

 

 

多重继承

继承是面向对象编程的一个重要的方式，因为通过继承，子类就可以扩展父类的功能。

回忆一下Animal类层次的设计，假设我们要实现以下4种动物：

• Dog - 狗狗；
• Bat - 蝙蝠；
• Parrot - 鹦鹉；
• Ostrich - 鸵鸟。

如果按照哺乳动物和鸟类归类，我们可以设计出这样的类的层次：

但是如果按照“能跑”和“能飞”来归类，我们就应该设计出这样的类的层次：

如果要把上面的两种分类都包含进来，我们就得设计更多的层次：

• 哺乳类：能跑的哺乳类，能飞的哺乳类；
• 鸟类：能跑的鸟类，能飞的鸟类。

这么一来，类的层次就复杂了：

如果要再增加“宠物类”和“非宠物类”，这么搞下去，类的数量会呈指数增长，很明显这样设计是不行的。

正确的做法是采用多重继承。首先，主要的类层次仍按照哺乳类和鸟类设计：

class Animal(object):
    pass

# 大类:
class Mammal(Animal):
    pass

class Bird(Animal):
    pass

# 各种动物:
class Dog(Mammal):
    pass

class Bat(Mammal):
    pass

class Parrot(Bird):
    pass

class Ostrich(Bird):
    pass

现在，我们要给动物再加上Runnable和Flyable的功能，只需要先定义好Runnable和Flyable的类：

class Runnable(object):
    def run(self):
        print('Running...')

class Flyable(object):
    def fly(self):
        print('Flying...')

对于需要Runnable功能的动物，就多继承一个Runnable，例如Dog：

class Dog(Mammal, Runnable):
    pass

对于需要Flyable功能的动物，就多继承一个Flyable，例如Bat：

class Bat(Mammal, Flyable):
    pass

通过多重继承，一个子类就可以同时获得多个父类的所有功能。

Mixin

在设计类的继承关系时，通常，主线都是单一继承下来的，例如，Ostrich继承自Bird。但是，如果需要“混入”额外的功能，通过多重继承就可以实现，比如，让Ostrich除了继承自Bird外，再同时继承Runnable。这种设计通常称之为Mixin。

为了更好地看出继承关系，我们把Runnable和Flyable改为RunnableMixin和FlyableMixin。类似的，你还可以定义出肉食动物CarnivorousMixin和植食动物HerbivoresMixin，让某个动物同时拥有好几个Mixin：

class Dog(Mammal, RunnableMixin, CarnivorousMixin):
    pass

Mixin的目的就是给一个类增加多个功能，这样，在设计类的时候，我们优先考虑通过多重继承来组合多个Mixin的功能，而不是设计多层次的复杂的继承关系。

Python自带的很多库也使用了Mixin。举个例子，Python自带了TCPServer和UDPServer这两类网络服务，而要同时服务多个用户就必须使用多进程或多线程模型，这两种模型由ForkingMixin和ThreadingMixin提供。通过组合，我们就可以创造出合适的服务来。

比如，编写一个多进程模式的TCP服务，定义如下：

class MyTCPServer(TCPServer, ForkingMixin):
    pass

编写一个多线程模式的UDP服务，定义如下：

class MyUDPServer(UDPServer, ThreadingMixin):
    pass

如果你打算搞一个更先进的协程模型，可以编写一个CoroutineMixin：

class MyTCPServer(TCPServer, CoroutineMixin):
    pass

这样一来，我们不需要复杂而庞大的继承链，只要选择组合不同的类的功能，就可以快速构造出所需的子类。

小结

由于Python允许使用多重继承，因此，Mixin就是一种常见的设计。

只允许单一继承的语言（如Java）不能使用Mixin的设计。