typing.在显式子类型构造期间未调用协议类 `__init__` 方法

Question

Python 的 PEP 544 引入了

typing.Protocol

用于结构子类型，又名“静态鸭子类型”。

在此 PEP 关于合并和扩展协议的部分中，指出

总体理念是协议大多像常规的 ABC， 但静态类型检查器会专门处理它们。

因此，人们期望从

typing.Protocol

的子类继承，就像人们期望从

abc.ABC

的子类继承一样：

from abc import ABC
from typing import Protocol

class AbstractBase(ABC):
    def method(self):
        print("AbstractBase.method called")

class Concrete1(AbstractBase):
    ...

c1 = Concrete1()
c1.method()  # prints "AbstractBase.method called"

class ProtocolBase(Protocol):
    def method(self):
        print("ProtocolBase.method called")

class Concrete2(ProtocolBase):
    ...

c2 = Concrete2()
c2.method()  # prints "ProtocolBase.method called"

正如预期的那样，具体子类

Concrete1

和

Concrete2

从各自的超类继承了

method

。此行为记录在 PEP 的显式声明实现部分：

显式声明某个类实现给定的 协议，它可以用作常规基类。在这种情况下，有一个类 可以使用协议成员的默认实现。

...

请注意，显式和隐式之间几乎没有区别 子类型，显式子类化的主要好处是获得一些 协议方法“免费”。

但是，当协议类实现

__init__

方法时，

__init__

不由协议类的显式子类继承。这与

ABC

类的子类形成对比，其中 do 继承了

__init__

方法：

from abc import ABC
from typing import Protocol

class AbstractBase(ABC):
    def __init__(self):
        print("AbstractBase.__init__ called")

class Concrete1(AbstractBase):
    ...

c1 = Concrete1()  # prints "AbstractBase.__init__ called"

class ProtocolBase(Protocol):
    def __init__(self):
        print("ProtocolBase.__init__ called")

class Concrete2(ProtocolBase):
    ...

c2 = Concrete2()  # NOTHING GETS PRINTED

我们看到，

Concrete1

从

__init__

继承了

AbstractBase

，但是

Concrete2

没有从

__init__

继承

ProtocolBase

。这与前面的示例形成对比，其中

Concrete1

和

Concrete2

都从各自的超类继承

method

。

我的问题是：

1. 不让协议类的显式子类型继承

   __init__

   背后的理由是什么？协议类无法“免费”提供

   __init__

   方法是否存在某种类型理论原因？
2. 有关于这种差异的任何文件吗？还是bug？

Answer 1

您不能直接实例化协议类。这是当前实现的，通过将协议的

__init__

替换为一种方法，其唯一功能是强制执行此限制：

def _no_init(self, *args, **kwargs):
    if type(self)._is_protocol:
        raise TypeError('Protocols cannot be instantiated')

...

class Protocol(Generic, metaclass=_ProtocolMeta):
    ...

    def __init_subclass__(cls, *args, **kwargs):
        ...
        cls.__init__ = _no_init

您的

__init__

不会执行，因为它不再存在。

这非常奇怪，并且比乍一看更混乱 - 例如，它与多重继承的交互很差，中断了

super().__init__

链。

Answer 2

总结

这已在更高版本的 Python (

>=3.11

) 和

typing_extensions>=4.6.0

中得到修复。

背景

根据评论

Python bug 跟踪器中的这个问题看起来相关：bugs.python.org/issue44807 ...因此我们可能会在 Python 版本 3.11 中看到对

Protocol

/

__init__

交互的一些更新。

Python 3.11确实解决了这个问题

Protocol 子类的

__init__()

方法现在被保留。 （由 Adrian Garcia Badarasco 在 gh-88970 中贡献。）

对于 3.11 之前的版本，

typing_extensions>=4.6.0

package 也有修复。

在版本 4.6.0 中进行了更改：反向移植了在协议类上定义

__init__

方法的能力。

示例

使用来自

typing_extensions==4.12.2

的导入

>>> from abc import ABC 
... from typing_extensions import Protocol  # DIFFERENT IMPORT
...  
... class AbstractBase(ABC): 
...     def __init__(self): 
...         print("AbstractBase.__init__ called") 
...  
... class Concrete1(AbstractBase): 
...     ... 
...  
... c1 = Concrete1()  # prints "AbstractBase.__init__ called" 
...  
... class ProtocolBase(Protocol): 
...     def __init__(self): 
...         print("ProtocolBase.__init__ called") 
...  
... class Concrete2(ProtocolBase): 
...     ... 
...  
... c2 = Concrete2()  # now prints "ProtocolBase.__init__ called"          
AbstractBase.__init__ called
ProtocolBase.__init__ called