应选抽象基类(abc)实现运行时强制接口契约,协议(protocol)适用于静态类型检查的结构化契约;二者在继承机制、检查时机、类型验证方式及组合语法上存在根本差异。

如果您在 Python 中需要定义一种接口规范,但又不确定该选择抽象基类(ABC)还是协议(Protocol),则可能源于二者在语法表现和运行时行为上的关键差异。以下是理解二者边界的具体路径:
一、抽象基类(ABC)的强制性契约
抽象基类通过继承机制建立显式的类型契约,子类必须实现所有标记为 @abstractmethod 的方法,否则实例化时将抛出 TypeError。这种检查发生在运行时,且依赖于 abc.ABC 基类和装饰器。
1、导入 abc 模块并定义一个继承自 ABC 的类。
2、在类中使用 @abstractmethod 装饰器标注至少一个方法。
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3、尝试直接实例化该类,将触发 TypeError: Can't instantiate abstract class。
4、定义子类并继承该 ABC,然后在子类中实现全部抽象方法。
5、子类实例化成功,且可通过 isinstance(obj, ABC) 进行类型检查。
二、协议(Protocol)的结构性契约
协议采用鸭子类型思想,不依赖继承关系,仅要求对象具备指定名称和签名的属性或方法。类型检查器(如 mypy)在静态分析阶段验证协议符合性,而解释器在运行时不执行任何强制检查。
1、从 typing 模块导入 Protocol。
2、定义一个类并继承 Protocol,在其内部仅声明方法签名,不加 @abstractmethod。
3、编写一个普通类,不继承该 Protocol,但实现其全部方法签名。
4、mypy 会接受该普通类作为该 Protocol 的子类型,即使无继承关系。
5、运行时调用该普通类实例的方法不会触发协议相关异常。
三、运行时类型检查的适用场景区分
当需要在程序运行过程中动态判断对象是否满足某组接口能力时,应使用 ABC 配合 isinstance() 或 issubclass();而 Protocol 无法参与此类运行时检查,isinstance(obj, SomeProtocol) 总是返回 False(除非显式注册)。
1、对一个已知实现 ABC 的实例调用 isinstance(instance, MyABC),返回 True。
2、对一个仅满足 Protocol 结构的实例调用相同检查,返回 False。
3、若需让 Protocol 支持运行时检查,可调用 SomeProtocol.register(ConcreteClass) 显式注册。
4、注册后,isinstance(instance, SomeProtocol) 返回 True。
5、注册不改变类定义,也不触发方法存在性验证。
四、多重协议组合与 ABC 继承的语法差异
Protocol 支持使用 Union 和 +(连接符) 组合多个协议,形成新的结构要求;而 ABC 仅支持单继承或多继承语法,且多继承时若存在同名抽象方法,必须在子类中明确实现。
1、定义 ProtocolA 和 ProtocolB,各自包含不同方法签名。
2、使用 class SupportsAAndB(ProtocolA, ProtocolB): pass 构建组合协议。
3、定义一个类,同时实现 ProtocolA 和 ProtocolB 的全部方法。
4、该类被 mypy 视为 SupportsAAndB 的有效实现。
5、若用 ABC 实现类似效果,需定义 BaseABC,再令 ConcreteABC 同时继承多个 ABC,并逐一实现所有抽象方法。
五、__init_subclass__ 与 __init__ 在协议和 ABC 中的行为差异
ABC 允许在抽象基类中定义 __init_subclass__ 方法,用于拦截子类创建过程,执行注册或验证逻辑;而 Protocol 类中定义的 __init_subclass__ 不会被调用,因其不参与真正的继承链构建。
1、在 ABC 类中定义 def __init_subclass__(cls, **kwargs): 并加入打印语句。
2、创建继承该 ABC 的子类,观察打印输出被执行。
3、在 Protocol 类中做同样定义。
4、创建结构匹配的普通类,不继承该 Protocol,打印语句不执行。
5、即使对该 Protocol 调用 register(),__init_subclass__ 仍不会触发。










