Mixin

mixin とはオブジェクト指向プログラミング言語において、サブクラスによって継承されることにより機能を提供し、単体で動作することを意図しないクラスである。言語によっては、その言語でクラスや継承と呼ぶものとは別のシステムとして mixin がある場合もある（#バリエーションの節で詳述）。

概要

オブジェクト指向プログラミングにおいて、継承は本来は特化を意図したものである。すなわち、継承する側（派生型）と継承される側（基底型）の間にはリスコフの置換原則があることを前提とする。

しかし実際のところは、実装の再利用のための手段として使われることが多い（濫用されがちであるが）。mixin における継承も、前述のような特化のためではなく、複数の機能を集めるための手段である。特にクラスの多重継承が可能なシステムでは、複数の mixin クラスを多重継承し、「単に複数の機能を持つクラス」を簡単に作る、というような使い方ができる。典型例としては、InputStream と OutputStream という mixin クラスを多重継承して、InputOutputStream という双方向ストリームのクラスとする、といったようなパターンである。

mixin は、そのようなもの自体はそれ以前からも考えられていたが、シンボリックス社のオブジェクト指向システム Flavors（en:Flavors (programming language)）でその名が使われ、それが一般化した。Flavorsは、同社のLispマシンにおける、同時期にいくつかあった、Lispでの、あるいはLispによるオブジェクト指向の試みのひとつである。名称の由来は、マサチューセッツ州 Somerville にあったアイスクリーム屋からヒントを得て考え出されたものであった（シンボリックス社は「MIT発のベンチャー」のひとつである）。このアイスクリーム店の店長は（バニラやチョコレートなどの）基本となる味を混ぜ、追加の具材（ナッツ、クッキー、キャンディなど）と組み合わせたものを提供し、それを Mix-In と呼んで店の登録商標としていた。

mixin はコードの再利用を促進する。しかし、mixin にはそれなりの妥協も伴う。

（クラスの多重継承すなわち実装の多重継承ができず、インタフェースの複数実装による型の多重継承のみができる、例えばJavaやC#などの観点からは）mixin は、「メソッド実装付きのインタフェース」ということもできる。クラスが mixin を含む場合、そのインタフェースを実装したクラスは、mixin の属性と操作を取り込む。継承するというのとは異なっている。取り込んだ要素はコンパイル時にクラスの一部となる。興味深いことに、mixin はインタフェースを実装する必要はない。それでもあえてインタフェースを実装する利点は、そのインタフェースを必要とするメソッドに、引数としてインスタンスを渡せるからである。

バリエーション

クラスとその継承関係とは別のものとして mixin を活用している言語としてRubyがある。Rubyではクラスの継承は単一継承のみとし、多重継承にまつわる問題（例えば菱形継承問題）を避けた。そして「継承関係の無いクラスのようなもの」としてモジュールと呼ばれる言語機能があり、モジュールは複数個（いくつでも）クラスに「mixinする」ことができる。モジュール自体は何かを継承したりはしていないため、菱形継承問題は起きない。

その他、mixinのようなものがある言語。

• D言語 (「テンプレート・ミクスイン」と呼ばれる)
• Dylan
• Perl
• Python
• Ruby
• Scala
• Self
• Strongtalk
• Object REXX
• XOTcl（Tcl 向けのオブジェクト指向拡張]）
• Groovy
• Vala

例

Python

Python の、特に Python 2.3 以降および Python 3 では C3 linearization により多重継承した際のメソッド探索順は解決されるので、多重継承は有力な手法であり、実際にいくつか活用例がある。SocketServer モジュールは UDP および TCP ソケットサーバとして動作する UDPServer と TCPServer クラスの両方を備えている。通常、すべてのコネクションは同じプロセス内で処理されるが、ForkingMixIn と ThreadingMixIn という追加の mixin クラスが存在する。下記のように TCPServer を ThreadingMixIn により拡張すると、

class ThreadingTCPServer(ThreadingMixIn, TCPServer):
  pass

ThreadingMixIn が TCPServer にコネクションごとにスレッドを生成する機能を追加する。あるいは、ForkingMixIn を用いると各新規のコネクションに対してプロセスが fork される。明らかに、スレッドを生成したりプロセスを fork する機能は単独では大して役に立たない。

この使用例では、mixin はソケットサーバとしての機能に影響することなく、基盤となる機能を選択可能な形で提供している。

C#

C#ではインタフェースと拡張メソッドの組合せによって、Mix-inを再現できる。

using System.Linq;

  System.Collections.Generic.IEnumerable<int> range = Enumerable.Range(1, 10);
  // IEnumerable<T>にはSum()メソッドは定義されない。
  // 実際にはSystem.Linq.Enumerableクラスに実装された拡張メソッドである。
  int sum = range.Sum();

  // 上記は下記の糖衣構文である。
  int sum = Enumerable.Sum(range);

関連項目

• トレイト
• 抽象型

外部リンク

• Wiki entry at Cunningham & Cunningham, Inc.
• Mixins in ActionScript.
• Scala Overview: Mixin Class Composition - a step-by-step example in Scala
• The Common Lisp Object System: An Overview by Richard P. Gabriel and Linda DeMichiel provides a good introduction to the motivation for defining classes by means of generic functions.