在Python中，可以在不使用继承的情况下实现mixin行为吗？

Question

Python 中是否有一种合理的方法来实现类似于 Ruby 中的 mixin 行为——即不使用继承？

class Mixin(object):
    def b(self): print "b()"
    def c(self): print "c()"

class Foo(object):
    # Somehow mix in the behavior of the Mixin class,
    # so that all of the methods below will run and
    # the issubclass() test will be False.

    def a(self): print "a()"

f = Foo()
f.a()
f.b()
f.c()
print issubclass(Foo, Mixin)

我有一个模糊的想法，用类装饰器来做到这一点，但我的尝试导致了混乱。我对这个主题的大部分搜索都指向使用继承（或者在更复杂的场景中，多重继承）来实现 mixin 行为。

Answer 1

def mixer(*args):
    """Decorator for mixing mixins"""
    def inner(cls):
        for a,k in ((a,k) for a in args for k,v in vars(a).items() if callable(v)):
            setattr(cls, k, getattr(a, k).im_func)
        return cls
    return inner

class Mixin(object):
    def b(self): print "b()"
    def c(self): print "c()"

class Mixin2(object):
    def d(self): print "d()"
    def e(self): print "e()"


@mixer(Mixin, Mixin2)
class Foo(object):
    # Somehow mix in the behavior of the Mixin class,
    # so that all of the methods below will run and
    # the issubclass() test will be False.

    def a(self): print "a()"

f = Foo()
f.a()
f.b()
f.c()
f.d()
f.e()
print issubclass(Foo, Mixin)

输出：

a()
b()
c()
d()
e()
False

Answer 2

您可以将方法添加为函数：

Foo.b = Mixin.b.im_func
Foo.c = Mixin.c.im_func

Answer 3

我对 Python 不太熟悉，但根据我对 Python 元编程的了解，您实际上可以像在 Ruby 中一样完成它。

在 Ruby 中，模块基本上由两部分组成：指向方法字典的指针和指向常量字典的指针。一个类由三部分组成：指向方法字典的指针、指向常量字典的指针和指向超类的指针。

当您将模块 M 混合到类 C 中时，会发生以下情况：

1. 创建一个匿名类 α（这称为 include class)
2. α 的方法字典和常量字典指针设置为等于 M 的
3. α 的超类指针设置为等于 C 的
4. C 的超类指针设置为 α

换句话说：一个与mixin 被注入到继承层次结构中。所以，Ruby 实际上确实使用继承来进行 mixin 组合。

我在上面遗漏了一些细节：首先，该模块实际上并没有作为 C 的超类插入，而是作为 C 的超类插入'（这是C 的单例类）超类。其次，如果 mixin 本身已混合在其他 mixin 中，那么这些也会被包装到直接插入到 α 上方的伪类中，并且此过程会递归地应用，在如果混合的 mixin 又具有 mixin。

基本上，整个 mixin 层次结构被展平为一条直线并拼接到继承链中。

AFAIK，Python 实际上允许您在事后更改类的超类（Ruby 不允许您这样做），并且它还允许您访问类的 dict< /code> （同样，这在 Ruby 中是不可能的），所以您应该能够自己实现它。

Answer 4

编辑：修复了可能（并且可能应该）被解释为错误的内容。现在它构建一个新的字典，然后从类的字典中更新它。这可以防止 mixin 覆盖直接在类上定义的方法。 该代码尚未经过测试，但应该可以工作。我的 ATM 很忙，所以我稍后会测试它。 除了语法错误之外，它运行良好。回想起来，我决定我不喜欢它（即使在我进一步改进之后）并且更喜欢 我的其他解决方案，即使它更复杂。该测试代码也适用于此处，但我不会重复它。

您可以使用元类工厂：

 import inspect

 def add_mixins(*mixins):
     Dummy = type('Dummy', mixins, {})
     d = {}

     for mixin in reversed(inspect.getmro(Dummy)):
         d.update(mixin.__dict__)

     class WithMixins(type):
         def __new__(meta, classname, bases, classdict):
             d.update(classdict)
             return super(WithMixins, meta).__new__(meta, classname, bases, d)
     return WithMixins 

然后像这样使用它：

 class Foo(object):
     __metaclass__ = add_mixins(Mixin1, Mixin2)

     # rest of the stuff

Answer 5

这是基于 ruby​​ 中的完成方式 由 Jörg W Mittag 解释。 if __name__=='__main__' 之后的所有代码都是测试/演示代码。实际上只有 13 行真正的代码。

import inspect

def add_mixins(*mixins):
    Dummy = type('Dummy', mixins, {})
    d = {}

    # Now get all the class attributes. Use reversed so that conflicts
    # are resolved with the proper priority. This rules out the possibility
    # of the mixins calling methods from their base classes that get overridden
    # using super but is necessary for the subclass check to fail. If that wasn't a
    # requirement, we would just use Dummy above (or use MI directly and
    # forget all the metaclass stuff).

    for base in reversed(inspect.getmro(Dummy)):
        d.update(base.__dict__)

    # Create the mixin class. This should be equivalent to creating the
    # anonymous class in Ruby.
    Mixin = type('Mixin', (object,), d)

    class WithMixins(type):
        def __new__(meta, classname, bases, classdict):
            # The check below prevents an inheritance cycle from forming which
            # leads to a TypeError when trying to inherit from the resulting
            # class.
            if not any(issubclass(base, Mixin) for base in bases):
                # This should be the the equivalent of setting the superclass 
                # pointers in Ruby.
                bases = (Mixin,) + bases
            return super(WithMixins, meta).__new__(meta, classname, bases,
                                                   classdict)

    return WithMixins 


if __name__ == '__main__':

    class Mixin1(object):
        def b(self): print "b()"
        def c(self): print "c()"

    class Mixin2(object):
        def d(self): print "d()"
        def e(self): print "e()"

    class Mixin3Base(object):
        def f(self): print "f()"

    class Mixin3(Mixin3Base): pass

    class Foo(object):
        __metaclass__ = add_mixins(Mixin1, Mixin2, Mixin3)

        def a(self): print "a()"

    class Bar(Foo):
        def f(self): print "Bar.f()"

    def test_class(cls):
        print "Testing {0}".format(cls.__name__)
        f = cls()
        f.a()
        f.b()
        f.c()
        f.d()
        f.e()
        f.f()
        print (issubclass(cls, Mixin1) or 
               issubclass(cls, Mixin2) or
               issubclass(cls, Mixin3))

    test_class(Foo)
    test_class(Bar)

Answer 6

您可以装饰类 __getattr__ 来签入 mixin。问题是 mixin 的所有方法总是需要 mixin 类型的对象作为其第一个参数，因此您还必须装饰 __init__ 来创建 mixin 对象。我相信您可以使用 类装饰器 来实现此目的。

Answer 7

from functools import partial
class Mixin(object):
    @staticmethod
    def b(self): print "b()"
    @staticmethod
    def c(self): print "c()"

class Foo(object):
    def __init__(self, mixin_cls):
        self.delegate_cls = mixin_cls

    def __getattr__(self, attr):
        if hasattr(self.delegate_cls, attr):
            return partial(getattr(self.delegate_cls, attr), self)

    def a(self): print "a()"

f = Foo(Mixin)
f.a()
f.b()
f.c()
print issubclass(Foo, Mixin)

这基本上使用 Mixin 类作为容器来保存临时函数（而不是方法），这些函数的行为类似于方法，将对象实例（self）作为第一个参数。 __getattr__ 会将缺失的调用重定向到这些类似方法的函数。

这通过了您的简单测试，如下所示。但我不能保证它会做你想做的所有事情。进行更彻底的测试以确定。

$ python mixin.py 
a()
b()
c()
False

Answer 8

作品？这似乎是处理此问题的最简单方法：要么将对象包装在装饰器中，要么将方法作为对象导入到类定义本身中。这就是我通常所做的：将我想要在类之间共享的方法放在一个文件中，然后导入该文件。如果我想覆盖某些行为，我会导入一个修改后的文件，其方法名称与对象名称相同。虽然有点草率，但确实有效。

例如，如果我想要此文件 (bedg.py) 中的 init_covers 行为，

import cove as cov


def init_covers(n):
    n.covers.append(cov.Cover((set([n.id]))))
    id_list = []
    for a in n.neighbors:
        id_list.append(a.id)
    n.covers.append(cov.Cover((set(id_list))))

def update_degree(n):
    for a in n.covers:
        a.degree = 0
        for b in n.covers:
            if  a != b:
                a.degree += len(a.node_list.intersection(b.node_list))    

在我的 bar 类文件中，我会执行以下操作： import bedg as foo

然后如果我想要在继承 bar 的另一个类中更改我的 foo 行为，我写

import bild as foo

就像我说的，它很草率。