Java 语言的开发人员精通 C++ 和其他语言，包括多继承(multiple inheritance)，使得类可以继承自任意数量的父类。多继承带来的一个问题是，不可能确定所继承的功能来自哪个父类。这个问题被称为钻石问题(请参阅 参考资料)。钻石问题和多继承中固有的其他复杂性启发了 Java 语言设计者选择 “单继承加接口” 的方法。

接口定义了语义，但没有定义行为。它们非常适合用来定义方法签名和数据抽象，所有 Java 下一代语言都支持 Java 接口，并且无需进行重大的修改。不过，有些交叉问题不适合使用 “单继承加接口” 模型。这种错位导致必须提供适合 Java 语言的外部机制，比如面向方面的编程。两种 Java 下一代语言(Groovy 和 Scala)通过使用一种被称为混入 或特征 的语言结构在另一个层次的扩展上处理这类问题。本文介绍了 Groovy 中的混入和 Scala 中的特征，并演示了如何使用它们。(Clojure 通过协议处理大致相同的功能，我在 Java 下一代：没有继承性的扩展，第 2 部分 中已经介绍过这一点。)

混入

冰淇淋的灵感

混入的概念起源于 Flavors 语言(请参阅 参考资料)。这个概念的灵感来自于开发该语言的办公室附近的一家冰​​淇淋店。这家冰淇淋店提供了纯口味的冰淇淋，以及客户想要的其他任何的 “混合物”(糖果碎、糖屑、坚果，等等)。

早期的一些面向对象语言在单个代码块中共同定义某个类的属性和方法，所有类定义是完整的。在其他语言中，开发人员可以在一个地方定义属性，但推迟方法的定义，并在适当的时候将它们 “混合” 到类中。随着面向对象语言的演变，混入与现代语言的配合方式的细节也在演变。

在 Ruby、Groovy 和类似的语言中，作为一个接口和父类之间的交叉，混入可以扩充现有的类层次结构。像接口一样，混入可以充当 instanceof 检查的类型，同时也要遵循相同的扩展规则。您可以将无限数量的混入应用于某一个类。与接口不同的是，混入不仅指定了方法签名，也可以实现签名的行为。

在包括混入的第一种语言中，混入只包含方法，不包含状态，例如，成员变量。现在很多语言(Groovy 也在其中)都包括有状态的混入。Scala 的特征也以有状态的方式进行操作。

回页首

Groovy 的混入

Groovy 通过 metaClass.mixin() 方法或 @Mixin 注解来实现混入。(@Mixin 注解依次使用 Groovy Abstract Syntax Tree (AST) 转换，以支持所需的元编程管道。)清单 1 中的示例使用 metaClass.mixin() 让 File 类能够创建 ZIP 压缩文件：

清单 1. 将 zip() 方法混合到 File 类中

class Zipper {

def zip(dest) {

new ZipOutputStream(new FileOutputStream(dest))

.withStream { ZipOutputStream zos ->

eachFileRecurse { f ->

if (!f.isDirectory()) {

zos.putNextEntry(new ZipEntry(f.getPath()))

new FileInputStream(f).withStream { s ->

zos << s

zos.closeEntry()

}

}

}

}

}

static {

File.metaClass.mixin(Zipper)

}

}

hxbylc89.com

slylc843.com

sleylc63.com

jbpylc56.com

mpylc86.com

在清单 1 中，我创建了一个 Zipper 类，它包含新的 zip() 方法，以及将该方法添加到现有 File 类的连接。zip() 方法的(不起眼的)Groovy 代码以递归方式创建了一个 ZIP 文件。清单的最后一部分通过使用静态的初始化程序，将新方法添加到现有的 File 类。在 Java 语言中，类的静态初始化程序在加载类的时候运行。静态初始化程序是扩充代码的理想位置，因为在运行依赖于增强的任何代码之前，应确保先运行初始化程序。在 清单 1 中，mixin() 方法将 zip() 方法添加到 File。

在 "没有继承性的扩展，第 1 部分" 中，我介绍了两种 Groovy 机制： ExpandoMetaClass 和类别类，您可以使用它们在现有类上添加、更改或删除方法。使用 mixin() 添加方法的最终结果与使用 ExpandoMetaClass 或类别类添加方法的最终结果相同，但它们的实现是不一样的。请考虑清单 2 中混入示例：

清单 2. 混入操纵继承层次结构

import groovy.transform.ToString

class DebugInfo {

def getWhoAmI() {

println "${this.class}

<

}

}

@ToString class Person {

def name, age

}

@ToString class Employee extends Person {

def id, role

}

@ToString class Manager extends Employee {

def suiteNo

}

Person.mixin(DebugInfo)

def p = new Person(name:"Pete", age:33)

def e = new Employee(name:"Fred", age:25, id:"FRE", role:"Manager")

def m = new Manager(name:"Burns", id:"001", suiteNo:"1A")

p.whoAmI

e.whoAmI

m.whoAmI

在清单 2 中，我创建了一个名为 DebugInfo 的类，其中包含一个 getWhoAmI 属性定义。在该属性内，我打印出类的一些详细信息，比如当前类以及 super 和 getClass().getSuperClass() 属性的父子关系说明。接下来，我创建一个简单的类层次结构，包括 Person、Employee 和 Manager。

然后我将 DebugInfo 类混合到驻留在层次结构顶部的 Person 类。由于 Person 具有 whoAmI 属性，所以其子类也具有该属性。

在输出中，可以看到(并且可能会感到惊讶)，DebugInfo 类将自己插入到继承层次结构中：

class Person

class Employee

class Manager

混入方法必须适应 Groovy 中现有的复杂关系，以便进行方法解析。清单 2 中的父类的不同返回值反映了这些关系。方法解析的细节不属于本文的讨论范围。但请小心处理对混入方法中的 this 和 super 值(及其各种形式)的依赖。

使用类别类或 ExpandoMetaClass 不影响继承，因为您只是对类进行修改，而不是混入不同的新行为中。这样做的一个缺点是，无法将这些更改识别为一个不同类别的构件。如果我使用类别类或 ExpandoMetaClass 将相同的三个方法添加到多个类中，那么没有特定的代码构件(比如接口或类签名)可以识别目前存在的共性。混入的优点是，Groovy 将使用混入的一切都视为一个类别。

类别类实现的一个麻烦之处在于严格的类结构。您必须完全使用静态方法，每个方法至少需要接受一个参数，以代表正在进行扩充的类型。元编程是最有用的，它可以消除这样的样板代码。@Mixin 注释的出现使得创建类别并将它们混合到类中变得更容易。清单 3(摘自 Groovy 文档)说明了类别和混入之间的协同效应：

清单 3. 结合类别和混入

interface Vehicle {

String getName()

}

@Category(Vehicle) class Flying {

def fly() { "I'm the ${name} and I fly!"}

}

@Category(Vehicle) class Diving {

def dive() { "I'm the ${name} and I dive!"}

}

@Mixin([Diving, Flying])

class JamesBondVehicle implements Vehicle {

String getName() { "James Bond's vehicle" }

}

assert new JamesBondVehicle().fly() ==

"I'm the James Bond's vehicle and I fly!"

assert new JamesBondVehicle().dive() ==

"I'm the James Bond's vehicle and I dive!"

在清单 3 中，我创建了一个简单的 Vehicle 接口和两个类别类(Flying 和 Diving)。@Category 注释关注样板代码的要求。在定义了类别之后，我将它们混合成一个 JamesBondVehicle，以便连接两个行为。

类别、ExpandoMetaClass 和混入在 Groovy 中的交集是积极的语言进化的必然结果。三种技术明显有重叠之处，但每种技术都有它们自身才能处理得最好的强项。如果从头重新设计 Groovy，那么作者可能会将三种技术的多个特性整合在一个机制中。