python3-cookbook/source/c08/p18_extending_classes_with_mixins.rst

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8.18 利用Mixins扩展类功能
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问题
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你有很多有用的方法，想使用它们来扩展其他类的功能。但是这些类并没有任何继承的关系。
因此你不能简单的将这些方法放入一个基类，然后被其他类继承。

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解决方案
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通常当你想自定义类的时候会碰上这些问题。可能是某个库提供了一些基础类，
你可以利用它们来构造你自己的类。

假设你想扩展映射对象，给它们添加日志、唯一性设置、类型检查等等功能。下面是一些混入类：

.. code-block:: python

    class LoggedMappingMixin:
        """
        Add logging to get/set/delete operations for debugging.
        """
        __slots__ = ()  # 混入类都没有实例变量，因为直接实例化混入类没有任何意义

        def __getitem__(self, key):
            print('Getting ' + str(key))
            return super().__getitem__(key)

        def __setitem__(self, key, value):
            print('Setting {} = {!r}'.format(key, value))
            return super().__setitem__(key, value)

        def __delitem__(self, key):
            print('Deleting ' + str(key))
            return super().__delitem__(key)


    class SetOnceMappingMixin:
        '''
        Only allow a key to be set once.
        '''
        __slots__ = ()

        def __setitem__(self, key, value):
            if key in self:
                raise KeyError(str(key) + ' already set')
            return super().__setitem__(key, value)


    class StringKeysMappingMixin:
        '''
        Restrict keys to strings only
        '''
        __slots__ = ()

        def __setitem__(self, key, value):
            if not isinstance(key, str):
                raise TypeError('keys must be strings')
            return super().__setitem__(key, value)

这些类单独使用起来没有任何意义，事实上如果你去实例化任何一个类，除了产生异常外没任何作用。
它们是用来通过多继承来和其他映射对象混入使用的。例如：

.. code-block:: python

    class LoggedDict(LoggedMappingMixin, dict):
        pass

    d = LoggedDict()
    d['x'] = 23
    print(d['x'])
    del d['x']

    from collections import defaultdict

    class SetOnceDefaultDict(SetOnceMappingMixin, defaultdict):
        pass


    d = SetOnceDefaultDict(list)
    d['x'].append(2)
    d['x'].append(3)
    # d['x'] = 23  # KeyError: 'x already set'

这个例子中，可以看到混入类跟其他已存在的类(比如dict、defaultdict和OrderedDict)结合起来使用，一个接一个。
结合后就能发挥正常功效了。

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讨论
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混入类在标准库中很多地方都出现过，通常都是用来像上面那样扩展某些类的功能。
它们也是多继承的一个主要用途。比如，当你编写网络代码时候，
你会经常使用 ``socketserver`` 模块中的 ``ThreadingMixIn`` 来给其他网络相关类增加多线程支持。
例如，下面是一个多线程的XML-RPC服务：

.. code-block:: python

    from xmlrpc.server import SimpleXMLRPCServer
    from socketserver import ThreadingMixIn
    class ThreadedXMLRPCServer(ThreadingMixIn, SimpleXMLRPCServer):
        pass

同时在一些大型库和框架中也会发现混入类的使用，用途同样是增强已存在的类的功能和一些可选特征。

对于混入类，有几点需要记住。首先是，混入类不能直接被实例化使用。
其次，混入类没有自己的状态信息，也就是说它们并没有定义 ``__init__()`` 方法，并且没有实例属性。
这也是为什么我们在上面明确定义了 ``__slots__ = ()`` 。

还有一种实现混入类的方式就是使用类装饰器，如下所示：

.. code-block:: python

    def LoggedMapping(cls):
        """第二种方式：使用类装饰器"""
        cls_getitem = cls.__getitem__
        cls_setitem = cls.__setitem__
        cls_delitem = cls.__delitem__

        def __getitem__(self, key):
            print('Getting ' + str(key))
            return cls_getitem(self, key)

        def __setitem__(self, key, value):
            print('Setting {} = {!r}'.format(key, value))
            return cls_setitem(self, key, value)

        def __delitem__(self, key):
            print('Deleting ' + str(key))
            return cls_delitem(self, key)

        cls.__getitem__ = __getitem__
        cls.__setitem__ = __setitem__
        cls.__delitem__ = __delitem__
        return cls


    @LoggedMapping
    class LoggedDict(dict):
        pass

这个效果跟之前的是一样的，而且不再需要使用多继承了。参考9.12小节获取更多类装饰器的信息，
参考8.13小节查看更多混入类和类装饰器的例子。