Ruby 中的 include 和 prepend

Ruby 中使用 mixin 优雅的解决了 multiple inheritance 问题。在 Java 世界中使用 interface 解决这个问题，在 Ruby 中使用 module，与 Java 中不同的是：Ruby 中的 module 不但可以定义接口，而且还能提供实现。

在 Ruby 提供 include 和 prepend 两种方式使用 module，而对 include 或者 prepend module 这种方式，Ruby 称为 mixin。本文将介绍这两种不同的 mixin 方式。

先认识一下 include 和 prepend

猜一下这段代码的输出：

class SuperSpeaker
  def speak
    puts 'Super class speaking...'
  end
end

module Chinese
  def speak
    puts '在说中文...'
    super
  end
end

module Thai
  def speak
    puts 'ฉันกำลังพูด...'
    super
  end
end

class Speaker < SuperSpeaker
  include Chinese
  prepend Thai

  def speak
    puts 'Subclass speaking...'
    super
  end
end

p Speaker.ancestors
speaker = Speaker.new
speaker.speak

这段代码将输出：

[Thai, Speaker, Chinese, SuperSpeaker, Object, Kernel, BasicObject]
ฉันกำลังพูด...
Speaker is speaking...
在说中文...
Super speaker is speaking...

通过输出我们可以看到:

• include 会将 Chinese module 加入到 Speaker 的后面
• prepend 会将 Thai module 加入到 Speaker 的前面

从 Ruby 的 Method lookup 机制理解 include 和 prepend

在理解 include 和 prepend 时，我们需要知道，当我在一个 instance 上调用方法时，都发生了什么？

1. Ruby 中方法存在 Class 中，instance 只有变量没有方法。当在 instance 上调用方法时，会先从 instance 对应的 Class 中查找（先向右查找）
2. 当无法在当前 Class 找到改方法时，Ruby 会按照继承链向上查找方法（后向上查找）

这个机制在 Ruby 中称为 Method lookup，一句话总结 Method lookup 机制：

『先向右，后向上』

在上段代码中，我们输出了 Speaker 的继承链:

p Speaker.ancestors
# => [Thai, Speaker, Chinese, SuperSpeaker, Object, Kernel, BasicObject]

Method lookup 过程是这样的：

method_lookup.png

从 Method lookup 角度来理解 include 和 prepend：

• include 将 Chinese module 加入到 Speaker 继承链的上方
• prepend 将 Thai module 加入到 Speaker 继承链的下方

这样也就解释了，为什么 Speaker#speak 会先输出泰文：『ฉันกำลังพูด...』。

使用 include 和 prepend 实现一个简单的 DSL

在 Rails controller 中，before_action 非常好用，这里我们使用 include 和 prepend 实现一个简单的 before_action：

module BeforeAction
  def self.included(klass)
    klass.extend(ClassMethods)
  end

  module ClassMethods
    def before_action(method_name, options)
      action_module = Module.new do
        send :define_method, options[:for] do |*args, &block|
          send method_name

          super(*args, &block)
        end
      end

      prepend action_module
    end
  end
end

class Speaker
  include BeforeAction

  before_action :chinese_self_intro, for: :speak

  def speak
    puts 'I am speaking...'
  end

  private

  def chinese_self_intro
    puts 'Hello, I come from china.'
  end
end

Speaker.new.speak

输出一下 Speaker 的继承链，便于我们理解 before_action 的原理：

p action_module.class_methods
#=> [:speak]
p Speaker.ancestors
#=> [#<Module:0x007fe1ca254be0>, Speaker, BeforeAction, Object, Kernel, BasicObject]

before_action.png

1. 使用 include 将 BeforeAction mixin 到 Speaker 继承链上面，此时在定义 Speaker 时便可使用 before_action
2. 在 before_action 中 prepend 将带有 speak 方法的 Anonymous module，将 Anonymous module 插入到继承链的底端。这样在调用 Speaker#speak 时，先调用 Anonymous module 中的 speak
3. 在 Anonymous module 中的 speak 方法调用 for 参数指定的 chinese_self_intro
4. 在 Anonymous module 中的 speak 方法的最后，使用 super(*arg, &block) 调用继承链上方的方法（即：Speaker#speak）

总结

Ruby 中的 include 和 prepend 为 Ruby 提供了 mixin 机制，这个机制不但解决multiple inheritance 问题，而且为 Ruby 的 DSL 能力提供了强大的支持。

那么什么时候用 mixin，什么时候用 inheritance？

从一个 Java 程序员角度来讲，当你想定义 interface 时便可使用 mixin。