在Python编程中,Mark Lutz提到了术语mixin。我有C/ c++ / c#的背景,以前没有听说过这个术语。什么是mixin?

从这个例子的字里行间(我链接了这个例子,因为它很长),我假设这是一个使用多重继承来扩展类的情况,而不是适当的子类化。这样对吗?

为什么我要这样做,而不是把新功能放到一个子类?就此而言,为什么混合/多重继承方法会比使用组合更好呢?

mixin与多重继承的区别是什么?这只是语义上的问题吗?


当前回答

OP提到他/她从未听说过c++中的mixin,可能是因为它们在c++中被称为奇怪的重复模板模式(CRTP)。另外,@Ciro Santilli提到,mixin在c++中是通过抽象基类实现的。虽然可以使用抽象基类来实现mixin,但这是一种过度使用,因为运行时的虚函数功能可以在编译时使用模板来实现,而不需要在运行时查找虚表。

这里将详细描述CRTP模式

我已经使用下面的模板类将@Ciro Santilli的回答中的python示例转换为c++:

    #include <iostream>
    #include <assert.h>

    template <class T>
    class ComparableMixin {
    public:
        bool operator !=(ComparableMixin &other) {
            return ~(*static_cast<T*>(this) == static_cast<T&>(other));
        }
        bool operator <(ComparableMixin &other) {
            return ((*(this) != other) && (*static_cast<T*>(this) <= static_cast<T&>(other)));
        }
        bool operator >(ComparableMixin &other) {
            return ~(*static_cast<T*>(this) <= static_cast<T&>(other));
        }
        bool operator >=(ComparableMixin &other) {
            return ((*static_cast<T*>(this) == static_cast<T&>(other)) || (*(this) > other));
        }
        protected:
            ComparableMixin() {}
    };

    class Integer: public ComparableMixin<Integer> {
    public:
     Integer(int i) {
         this->i = i;
     }
     int i;
     bool operator <=(Integer &other) {
         return (this->i <= other.i);
     }
     bool operator ==(Integer &other) {
         return (this->i == other.i);
     }
    };

int main() {

    Integer i(0) ;
    Integer j(1) ;
    //ComparableMixin<Integer> c; // this will cause compilation error because constructor is protected.
    assert (i < j );
    assert (i != j);
    assert (j >  i);
    assert (j >= i);

    return 0;
}

编辑:在ComparableMixin中添加了受保护的构造函数,这样它只能被继承而不能被实例化。更新了示例,以显示在创建ComparableMixin对象时protected构造函数将如何导致编译错误。

其他回答

OP提到他/她从未听说过c++中的mixin,可能是因为它们在c++中被称为奇怪的重复模板模式(CRTP)。另外,@Ciro Santilli提到,mixin在c++中是通过抽象基类实现的。虽然可以使用抽象基类来实现mixin,但这是一种过度使用,因为运行时的虚函数功能可以在编译时使用模板来实现,而不需要在运行时查找虚表。

这里将详细描述CRTP模式

我已经使用下面的模板类将@Ciro Santilli的回答中的python示例转换为c++:

    #include <iostream>
    #include <assert.h>

    template <class T>
    class ComparableMixin {
    public:
        bool operator !=(ComparableMixin &other) {
            return ~(*static_cast<T*>(this) == static_cast<T&>(other));
        }
        bool operator <(ComparableMixin &other) {
            return ((*(this) != other) && (*static_cast<T*>(this) <= static_cast<T&>(other)));
        }
        bool operator >(ComparableMixin &other) {
            return ~(*static_cast<T*>(this) <= static_cast<T&>(other));
        }
        bool operator >=(ComparableMixin &other) {
            return ((*static_cast<T*>(this) == static_cast<T&>(other)) || (*(this) > other));
        }
        protected:
            ComparableMixin() {}
    };

    class Integer: public ComparableMixin<Integer> {
    public:
     Integer(int i) {
         this->i = i;
     }
     int i;
     bool operator <=(Integer &other) {
         return (this->i <= other.i);
     }
     bool operator ==(Integer &other) {
         return (this->i == other.i);
     }
    };

int main() {

    Integer i(0) ;
    Integer j(1) ;
    //ComparableMixin<Integer> c; // this will cause compilation error because constructor is protected.
    assert (i < j );
    assert (i != j);
    assert (j >  i);
    assert (j >= i);

    return 0;
}

编辑:在ComparableMixin中添加了受保护的构造函数,这样它只能被继承而不能被实例化。更新了示例,以显示在创建ComparableMixin对象时protected构造函数将如何导致编译错误。

我认为之前的回答很好地定义了mixin是什么。然而, 为了更好地理解它们,从代码/实现的角度将mixin与抽象类和接口进行比较可能是有用的:

1. 抽象类

类,该类需要包含一个或多个抽象方法 抽象类可以包含状态(实例变量)和非抽象方法

2. 接口

接口只包含抽象方法(没有非抽象方法和内部状态)

3.mixin

mixin(像接口)不包含内部状态(实例变量) mixin包含一个或多个非抽象方法(与接口不同,它们可以包含非抽象方法)

在例如Python中,这些只是约定,因为上面所有的都被定义为类。然而,抽象类、接口和mixin的共同特征是它们不应该独立存在,也就是说不应该被实例化。

mixin与多重继承的区别是什么?这只是语义上的问题吗?

mixin是一种有限形式的多重继承。在某些语言中,向类中添加mixin的机制(就语法而言)与继承的机制略有不同。

特别是在Python上下文中,mixin是一个父类,它为子类提供功能,但并不打算自己被实例化。

你可能会说,“这只是多重继承,而不是真正的mixin”,因为可能被混淆为mixin的类实际上可以被实例化和使用——所以这确实是语义上的,而且非常真实的区别。

多重继承示例

这个例子,来自文档,是一个OrderedCounter:

类OrderedCounter(计数器,OrderedDict): “计数器,记住第一次遇到的顺序元素” def __repr__(自我): 返回'%s(%r)' % (self.__class__. zip)。__name__ OrderedDict(自我) def __reduce__(自我): 回归自我。__class__进行(OrderedDict(自我),)

它从集合模块继承了Counter和OrderedDict。

Counter和OrderedDict都打算被实例化并单独使用。然而,通过将它们都子类化,我们可以拥有一个有序的计数器,并重用每个对象中的代码。

这是一种重用代码的强大方法,但也可能产生问题。如果发现其中一个对象存在bug,那么不加注意地修复它可能会在子类中创建一个bug。

Mixin的例子

mixin通常被推广为一种获得代码重用的方式,而不会出现协作多重继承(如OrderedCounter)可能存在的潜在耦合问题。当您使用mixin时,您使用的功能与数据不是紧密耦合的。

与上面的例子不同,mixin不打算单独使用。它提供了新的或不同的功能。

例如,标准库在socketserver库中有两个mixin。

可以创建每种类型服务器的分叉和线程版本 使用这些混合类。例如,ThreadingUDPServer是 创建如下: 类ThreadingMixIn, UDPServer: 通过 mix-in类首先出现,因为它覆盖了定义在 UDPServer。设置各种属性还会改变的行为 底层服务器机制。

在这种情况下,mixin方法覆盖UDPServer对象定义中的方法,以实现并发性。

重写的方法似乎是process_request,它还提供了另一个方法process_request_thread。这是来自源代码:

class ThreadingMixIn: """Mix-in class to handle each request in a new thread.""" # Decides how threads will act upon termination of the # main process daemon_threads = False def process_request_thread(self, request, client_address): """Same as in BaseServer but as a thread. In addition, exception handling is done here. """ try: self.finish_request(request, client_address) except Exception: self.handle_error(request, client_address) finally: self.shutdown_request(request) def process_request(self, request, client_address): """Start a new thread to process the request.""" t = threading.Thread(target = self.process_request_thread, args = (request, client_address)) t.daemon = self.daemon_threads t.start()

一个虚构的例子

这是一个主要用于演示目的的mixin -大多数对象将会进化到超出这个repr的有用性:

class SimpleInitReprMixin(object):
    """mixin, don't instantiate - useful for classes instantiable
    by keyword arguments to their __init__ method.
    """
    __slots__ = () # allow subclasses to use __slots__ to prevent __dict__
    def __repr__(self):
        kwarg_strings = []
        d = getattr(self, '__dict__', None)
        if d is not None:
            for k, v in d.items():
                kwarg_strings.append('{k}={v}'.format(k=k, v=repr(v)))
        slots = getattr(self, '__slots__', None)
        if slots is not None:
            for k in slots:
                v = getattr(self, k, None)
                kwarg_strings.append('{k}={v}'.format(k=k, v=repr(v)))
        return '{name}({kwargs})'.format(
          name=type(self).__name__,
          kwargs=', '.join(kwarg_strings)
          )

用法是:

class Foo(SimpleInitReprMixin): # add other mixins and/or extend another class here
    __slots__ = 'foo',
    def __init__(self, foo=None):
        self.foo = foo
        super(Foo, self).__init__()

和用法:

>>> f1 = Foo('bar')
>>> f2 = Foo()
>>> f1
Foo(foo='bar')
>>> f2
Foo(foo=None)

我建议不要在新的Python代码中使用mix-in,如果你能找到其他方法(比如用复合代替继承,或者只是把方法打补丁到你自己的类中),这样做并不费力。

在老式的类中,您可以使用mix- In作为从另一个类中抓取一些方法的一种方式。但在新风格的世界里,一切,甚至是混合,都继承自对象。这意味着任何多重继承的使用都会自然地引入MRO问题。

在Python中有很多方法可以使多继承MRO工作,最著名的是super()函数,但这意味着您必须使用super()来完成整个类层次结构,并且要理解控制流要困难得多。

mixin是一种特殊的多重继承。使用mixin的主要情况有两种:

您希望为类提供大量可选特性。 你想在很多不同的类中使用一个特定的特性。

对于第一个例子,考虑werkzeug的请求和响应系统。我可以这样创建一个普通的request对象:

from werkzeug import BaseRequest

class Request(BaseRequest):
    pass

如果我想添加接受报头支持,我会这样做

from werkzeug import BaseRequest, AcceptMixin

class Request(AcceptMixin, BaseRequest):
    pass

如果我想让一个请求对象支持接受头,标签,身份验证和用户代理支持,我可以这样做:

from werkzeug import BaseRequest, AcceptMixin, ETagRequestMixin, UserAgentMixin, AuthenticationMixin

class Request(AcceptMixin, ETagRequestMixin, UserAgentMixin, AuthenticationMixin, BaseRequest):
    pass

区别是微妙的,但是在上面的例子中,mixin类并不是独立存在的。在更传统的多重继承中,AuthenticationMixin(例如)可能更像Authenticator。也就是说,这个类可能被设计成独立存在的。