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python?中Mixin混入類的使用方法詳解

更新時(shí)間：2022年07月15日 16:36:03 作者：??DoubleKK?

這篇文章主要介紹了python?中Mixin混入類的使用方法詳解，Mixin?混入也可以說(shuō)是編程模式，并不是什么新的語(yǔ)法，用好混入類可以使自己的代碼結(jié)構(gòu)清晰，功能明了，所以以后在設(shè)計(jì)類時(shí)要多考慮使用Mixin混入類的實(shí)現(xiàn)方式

前言

最近在看sanic的源碼，發(fā)現(xiàn)有很多Mixin的類，大概長(zhǎng)成這個(gè)樣子

class BaseSanic(
 ? ?RouteMixin,
 ? ?MiddlewareMixin,
 ? ?ListenerMixin,
 ? ?ExceptionMixin,
 ? ?SignalMixin,
 ? ?metaclass=SanicMeta,
):

于是對(duì)于這種 Mixin 研究了一下，其實(shí)也沒(méi)什么新的東西,Mixin 又稱混入，只是一種編程思想的體現(xiàn)，但是在使用過(guò)程中還是有一些需要注意的地方。大家都知道，python 是一種允許多繼承的語(yǔ)言，一個(gè)類可以繼承多個(gè)類，這和java不太一樣，java類只能有一個(gè)父類，但是java 中有接口的概念，一個(gè)類可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口，但是java的接口只是定義的函數(shù)的簽名，并沒(méi)有具體的實(shí)現(xiàn)，具體的實(shí)現(xiàn)需要相應(yīng)的類來(lái)完成。 python 就不一樣了，一個(gè)類可以有多個(gè)父類，而混入類就是這種允許多繼承語(yǔ)言中才有的一種編程模式。為了更好的理解混入，我們舉一個(gè)生活中的例子---手機(jī)，手機(jī)有很多功能，由不同的硬件組合而成，手機(jī)有接打電話，收發(fā)短信，上網(wǎng)，聽(tīng)歌等功能，組裝一臺(tái)手機(jī)就需要將各種硬件進(jìn)行拼接。如果我們把這些功能抽象成類，那么我們可以有以下寫法，為了簡(jiǎn)單一點(diǎn)，只列接打電話，收發(fā)短信功能。

class Tel:
 ? ?def telfunc(self):
 ? ? ? ?print("我可以接打電話")
 ? ? ? ?class SMS:
 ? ?def smsfunc(self):
 ? ? ? ?print("我可以發(fā)短信")
 ? ? ? ?class Phone:
 ? ?def __init__(self, sn):
 ? ? ? ?self.sn = sn

上面的代碼中，有三個(gè)類，Tel 類，它有一個(gè) telfunc 方法用于表示有接打電話的能力(或者說(shuō)是功能)， SMS 類有smsfunc表示SMS類有發(fā)短信的能力。而 Phone 這個(gè)類才是一個(gè)手機(jī)類，它應(yīng)該具有接打電話和發(fā)送短信的能力，但是如果我們用上面的方式定義Phone 這個(gè)類，則這個(gè)類并沒(méi)有接打電話和收發(fā)短信的能力。我們可以怎樣做讓Phone這個(gè)類可以具有打電話和發(fā)短信的能力？我們可以在Phone 這個(gè)類里再重新定義二個(gè)方法 telfunc和 smsfunc，也就是將Tel類和SMS類里的方法再寫一遍，這種其實(shí)不符合 don't repeate youself的理念。正常情況下我們是讓Phone這個(gè)類繼承Tel類和SMS類，這樣Phone這個(gè)類就自動(dòng)擁有了接打電話和發(fā)短信的能力了。

class Tel:
 ? ?def telfunc(self):
 ? ? ? ?print("我可以接打電話")
?class SMS:
 ? ?def smsfunc(self):
 ? ? ? ?print("我可以發(fā)短信")
?
?class Phone(Tel, SMS):
 ? ?def __init__(self, sn):
 ? ? ? ?self.sn = sn
? ? ?def welcome(self):
 ? ? ? ?print("welcome {}".format(self.sn))
?p = Phone("xiaomi")
p.telfunc()
p.smsfunc()
p.welcome()
?
'''
我可以接打電話
我可以發(fā)短信
welcome xiaomi
'''

像這種類的定義就是我們所說(shuō)的混入，將通話功能與短信功能加入到手機(jī)中，讓手機(jī)擁有接打電話和發(fā)送短信的功能，這種混入的編碼思想有時(shí)可以減少很多代碼量。很方便的根據(jù)一個(gè)類需要哪些功能就將哪個(gè)類“混入”到該類中。通常情況下，我們會(huì)將混入類的命名以Mixin結(jié)尾，像上面的代碼我們會(huì)寫成下面這樣

class TelMixin:
 ? ?def telfunc(self):
 ? ? ? ?print("我可以接打電話")
?class SMSMixin:
 ? ?def smsfunc(self):
 ? ? ? ?print("我可以發(fā)短信")
?class Phone(TelMixin, SMSMixin):
 ? ?def __init__(self, sn):
 ? ? ? ?self.sn = sn
? ? ?def welcome(self):
 ? ? ? ?print("welcome {}".format(self.sn))

以 Mixin 結(jié)尾的類，一般是那種功能比較單一，且一般都是某一類型的功能，如最開始介紹的sanic混入類 RouteMixin 與路由相關(guān)的功能類，MiddlewareMixin 是與中間件相關(guān)的類，ListenerMixin 是監(jiān)聽(tīng)器相關(guān)的類，這些類里的方法專注于自己相關(guān)的功能，如果有哪個(gè)類需要這些功能，那定義的時(shí)候就繼承自這些類。

有人會(huì)問(wèn)了，我不想多繼承，管理MRO 太麻煩了，我只想單繼承，我定義一個(gè)統(tǒng)一的父類，它即有接打電話，也有收發(fā)短信的功能，還可以聽(tīng)歌，然后讓手機(jī)來(lái)繼承這個(gè)類不好嗎？

如下面的代碼：

class Tel:
 ? ?def telfunc(self):
 ? ? ? ?print("我可以接打電話")
 ? ?def smsfunc(self):
 ? ? ? ?print("我可以發(fā)短信")
 ? ?def songfunc(self):
 ? ? ? ?print("我可以放音樂(lè)")
?
?class Phone(Tel):
 ? ?def __init__(self, sn):
 ? ? ? ?self.sn = sn
? ? ?def welcome(self):
 ? ? ? ?print("welcome {}".format(self.sn))

首先這種寫法當(dāng)然是可以的，語(yǔ)法上沒(méi)有任何問(wèn)題，也很好的實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的功能，代碼量也減少了，但是這里大家想一個(gè)邏輯問(wèn)題，如果我想造一個(gè)ipod類，ipod 這個(gè)類沒(méi)有接打電話收發(fā)短信的功能，只有聽(tīng)歌的功能，那么我此時(shí)要寫這個(gè)類該如何定義？是不是要定義一個(gè)ipod類，然后再寫它的聽(tīng)歌方法songfunc，如果此時(shí)使用混入的編程思想，那么我們就完全可以定義ipod類的時(shí)候 不加入 接打電話和收發(fā)短信的類就可以了。

class TelMixin:
 ? ?def telfunc(self):
 ? ? ? ?print("我可以接打電話")
?class SMSMixin:
 ? ?def smsfunc(self):
 ? ? ? ?print("我可以發(fā)短信")
 ? ? ? ?class SongMixin:
 ? ?def songfunc(self):
 ? ? ? ?print("我可以放音樂(lè)")
?class Phone(TelMixin, SMSMixin, SongMixin):
 ? ?def __init__(self, sn):
 ? ? ? ?self.sn = sn
?class Ipod(SongMixin):
 ? ?def __init__(self, sn):
 ? ? ? ?self.sn = sn

如果還有別的什么類，比如對(duì)講機(jī)，它只有接打電話的功能，那么我們就只需要把接打電話的功能混入到對(duì)講機(jī)類即可, class Intercom(TelMixin):

但是有人又會(huì)問(wèn)了，這樣的混入，雖說(shuō)少寫了一些代碼，但是如果子類相應(yīng)實(shí)現(xiàn)并不完全和父類一致該如何處理？如對(duì)講機(jī)雖然可以通話，但是它是單向通話，并不能雙向通話的。這時(shí)對(duì)于子類實(shí)現(xiàn)與父類不一致的情況，那么就需要子類重寫父類方法了，也就是OOP中的繼承與多態(tài)，嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō), python 并沒(méi)有多態(tài)，或者說(shuō)它天然的就是多態(tài)。

class TelMixin:
 ? ?def telfunc(self):
 ? ? ? ?print("我可以接打電話")
?class SMSMixin:
 ? ?def smsfunc(self):
 ? ? ? ?print("我可以發(fā)短信")
?class SongMixin:
 ? ?def songfunc(self):
 ? ? ? ?print("我可以放音樂(lè)")
?class Intercom(TelMixin):
 ? ?def __init__(self, sn):
 ? ? ? ?self.sn = sn
? ? ?def telfunc(self):
 ? ? ? ?print("對(duì)講機(jī){} 的通話".format(self.sn))
?class Phone(TelMixin, SMSMixin, SongMixin):
 ? ?def __init__(self, sn):
 ? ? ? ?self.sn = sn
?class Ipod(SongMixin):
 ? ?def __init__(self, sn):
 ? ? ? ?self.sn = sn
?def testTelfunc(o):
 ? ?o.telfunc()
d = Intercom("moto")
p = Phone("huawei")
ipod = Ipod("apple")
testTelfunc(d)
testTelfunc(p)
testTelfunc(ipod)

以上代碼，我們重寫了對(duì)講機(jī)類的telfunc 方法，但是并沒(méi)有對(duì)Ipod類實(shí)現(xiàn)通話功能, 然后寫了一個(gè)testTelfunc(o) 方法來(lái)調(diào)用傳入?yún)?shù)的通話功能,

得到以下輸出：

#對(duì)講機(jī)moto 的通話
#我可以接打電話
Traceback (most recent call last):
  File "/Users/yyx/test/test.py", line 54, in <module>
    testTelfunc(ipod)
  File "/Users/yyx/test/test.py", line 46, in testTelfunc
    o.telfunc()
AttributeError: 'Ipod' object has no attribute 'telfunc'

當(dāng)給testTelfunc 傳入的是對(duì)講機(jī)Intercom 對(duì)象時(shí)，由于該類重寫了telfunc方法，所以這里調(diào)用的是該子類的telfunc方法，當(dāng)傳入的是Phone類對(duì)象時(shí)，由于該類繼承了TelMixin類，且沒(méi)有重寫telfunc方法，所以這里會(huì)調(diào)用TelMixin類中的telfunc 方法，但是當(dāng)傳入的是Ipod類時(shí)，這個(gè)類既沒(méi)有繼承TelMixin，也沒(méi)有自己的telfunc方法，所以就崩潰了。這也是一種另類的多態(tài)體現(xiàn)吧，只是它沒(méi)有像java中的那么嚴(yán)格。

Mixin 與繼承的區(qū)別

說(shuō)了那么多的Mixin混入，其實(shí)它本質(zhì)上就是繼承，只是這種繼承是存在于允許多繼承的編程語(yǔ)言中，如果說(shuō)區(qū)別，本質(zhì)上也沒(méi)有什么區(qū)別，如果硬是要說(shuō)些區(qū)別，其實(shí)也是有一點(diǎn)點(diǎn)。

首先，Mixin 類最好不要有初始化方法，也就是 __init__ 方法，因?yàn)槿绻鸐ixin類定義了初始化方法，那么在子類中也最好調(diào)用一下父類也就是混入類的初始方法super().__init__(),當(dāng)然不調(diào)用也沒(méi)關(guān)系，IDE 只會(huì)給你一個(gè)提示，語(yǔ)法上并沒(méi)有什么錯(cuò)誤。
Mixin 類最好不要單獨(dú)的實(shí)例化，因?yàn)榛烊腩惖脑O(shè)計(jì)初衷就是要讓子類來(lái)繼承的，然后子類可以豐富混入類的功能，混入類只是為了讓子類擁有某些功能而來(lái)的。
Mixin 類最好是某一類功能的合集，比如上面sanic 源碼中的 RouteMixin 混入類，它只定義與路由相關(guān)的功能方法，這樣的好處是，不會(huì)有同名的方法，如果混入類中有同名的方法，那么就給自己找麻煩了，排查問(wèn)題也不太好排查，其實(shí)這個(gè)也是比單繼承自一個(gè)類方便的地方。

說(shuō)了那么多Mixin 的好處，它有什么不好的地方嗎？其實(shí)在我看來(lái)，有一個(gè)問(wèn)題，也說(shuō)不上是不好，只是習(xí)慣問(wèn)題，以前寫代碼還是寫單繼承多一些，并不太習(xí)慣這種多繼承的方式，不過(guò)如果一切都按照相應(yīng)的規(guī)則來(lái)操作也不是什么大問(wèn)題。還有一個(gè)問(wèn)題就是功能的拆分，這個(gè)很是考驗(yàn)編程人員在設(shè)計(jì)代碼之初整體把握能力，就像單體應(yīng)用想要拆分成微服務(wù)，邊界問(wèn)題可能是開始時(shí)最頭疼的，拆細(xì)了吧，會(huì)寫出很多類，拆粗了吧，就又回到單繼承的思維模式了，所以這個(gè)也是個(gè)經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題吧。