Когда следует использовать `Protocol` для определения интерфейсов в Python?

Ответ

Протоколы (typing.Protocol) в Python используются для определения интерфейсов на основе структурной типизации (также известной как 'утиная типизация'). Они позволяют статическим анализаторам типов (например, mypy, pyright) проверять, соответствует ли объект определенному набору методов и атрибутов, без необходимости явного наследования.

Основные сценарии использования Protocol:

Абстракция без наследования: Когда нужно определить интерфейс, но нет необходимости или возможности использовать абстрактные базовые классы (abc.ABC) или явное наследование. Это идеально для случаев, когда классы уже существуют и реализуют нужные методы, но не имеют общего предка.
```
from typing import Protocol

class Drawable(Protocol):
    def draw(self) -> None: ... # Определение сигнатуры метода

class Circle:
    def draw(self) -> None:
        print("Drawing a circle")

class Square:
    def draw(self) -> None:
        print("Drawing a square")

def render(obj: Drawable) -> None:
    obj.draw()

render(Circle()) # Работает, так как Circle соответствует протоколу Drawable
render(Square())
```
Обратная совместимость и интеграция: Для типизации объектов из сторонних библиотек или унаследованного кода, где вы не можете изменить иерархию наследования, но хотите обеспечить проверку типов.

Аннотация callback-функций: Для четкого описания ожидаемой сигнатуры функций, передаваемых в качестве аргументов.

from typing import Protocol

class StringProcessor(Protocol):
    def __call__(self, data: str) -> int: ...

def process_data(processor: StringProcessor, text: str) -> int:
    return processor(text)

def my_processor(s: str) -> int:
    return len(s)

print(process_data(my_processor, "hello")) # 5

Гибкость в дизайне: Позволяют создавать более гибкие и слабосвязанные системы, где компоненты взаимодействуют через их поведение, а не через их иерархию классов.

Протоколы особенно полезны в сочетании с декоратором @runtime_checkable (из typing), который позволяет проверять соответствие протоколу во время выполнения с помощью isinstance() и issubclass(), что расширяет их применение за пределы статической проверки типов.