暗示一個類正在實現協議的正確方法？

Question

在改進我的 Python 開發工作的道路上。 我有興趣在 CI/deb 構建時測試使用協議定義的接口，這樣如果接口實際上沒有由類實現，我們將在單元測試運行后立即知道。

我的方法是使用 Protocol 鍵入並使用實現 runtime_checkable 來構建單元測試。 這行得通，但團隊就如何表明一個具體是在不破壞 runtime_checkable 的情況下實現一個協議進行了一些爭論。 在 C++/Java 中，您需要繼承來指示接口的實現，但在 Python 中，您不一定需要繼承。 討論的中心是我們是否應該從協議接口類繼承。

最后考慮這個代碼示例，它提供了問題的大部分要點。 我們正在考慮 Shape 並指示如何向未來的開發人員暗示 Shape 正在提供 IShape，但是這樣做會導致 isinstance 的 runtime_checkable 版本無法用於單元測試。

這里有兩條改進途徑：

我們可以找到一種更好的方法來暗示 Shape 實現了不涉及直接繼承的 IShape。 我們可以找到一種更好的方法來檢查接口是否在測試 deb 包構建時實現。 也許 runtime_checkable 是錯誤的想法。

有人獲得有關如何更好地使用 Python 的指導嗎？ 謝謝！

from typing import (
    Protocol,
    runtime_checkable
)
import dataclasses

@runtime_checkable
class IShape(Protocol):
    x: float


@dataclasses.dataclass
class Shape(IShape):
    foo:float = 0.

s  = Shape()
# evaluates as True but doesnt provide the interface. Undermines the point of the run-time checkable in unit testing
assert isinstance(s, IShape)
print(s.x)  # Error.  Interface wasnt implemented




#
# Contrast with this assert
#
@dataclasses.dataclass
class Goo():
    x:float = 1

@dataclasses.dataclass
class Hoo():
    foo: float = 1

g = Goo()
h = Hoo()
assert isinstance(g, IShape)  # asserts as true
# but because it has the interface and not because we inherited.
print(g.x)


assert isinstance(h, IShape)  # asserts as False which is what we want

Answer 1

在談論靜態類型檢查時，有助於理解子類型與子類不同的概念。 （在 Python 中，類型和類是同義詞；在mypy等工具實現的類型系統中則不然。）

類型T是類型S的名義子類型，如果我們明確地說它是。 子類化是名義子類化的一種形式：如果（但不僅是） T是S的子類， T是S的子類型。

類型T是類型S的結構子類型，如果它關於T本身的某些內容與S兼容。 協議是 Python 對結構子類型化的實現。 Shape不需要是IShape的名義子類型（通過子類化）才能成為IShape的結構子類型（通過具有x屬性）。

因此，將IShape定義為Protocol而不僅僅是Shape的超類的重點是支持結構子類型化並避免名義子類型化的需要（以及繼承可能引入的所有問題）。

class IShape(Protocol):
    x: float


# A structural subtype of IShape
# Not a nominal subtype of IShape
class Shape:
    def __init__(self):
        self.x = 3

# Not a structural subtype of IShape
class Unshapely:
    def __init__(self):
        pass


def foo(v: IShape):
    pass

foo(Shape())  # OK
foo(Unshapely())  # Not OK

---

那么結構子類型是否可以替代名義子類型？ 一點也不。 繼承有它的用途，但是當它是你唯一的子類型化方法時，它會被不恰當地使用。 一旦您在類型系統中區分了結構子類型和名義子類型，就可以使用適合您實際需要的子類型。