Protocol: 구조적 서브타이핑

지난 글에서 ABC로 명목적 서브타이핑을 구현하는 방법을 살펴보았습니다. Python 3.8에 추가된 typing.Protocol은 다른 접근법인 구조적 서브타이핑(structural subtyping)을 제공합니다. 클래스가 특정 메서드를 가지고 있으면 명시적 상속 없이도 해당 타입으로 인정됩니다. 이 방식은 Python의 덕 타이핑 철학과 정적 타입 검사를 자연스럽게 연결합니다.

Protocol 기본

Protocol을 상속한 클래스를 정의하고, 필요한 메서드 서명만 선언합니다.

from typing import Protocol

class Drawable(Protocol):
    def draw(self, x: int, y: int) -> None: ...

이제 draw(x, y) 메서드를 가진 모든 클래스는 Drawable로 취급됩니다. 상속이 필요 없습니다.

ABC와의 비교

코드 예제

Button이 Drawable을 상속하지 않았지만 draw() 메서드를 구현했으므로 mypy·pyright 같은 정적 타입 검사기가 Drawable 타입으로 인정합니다.

@runtime_checkable

기본 Protocol은 정적 타입 검사 전용입니다. 런타임에 isinstance()로 확인하려면 @runtime_checkable을 추가해야 합니다.

from typing import Protocol, runtime_checkable

@runtime_checkable
class Closeable(Protocol):
    def close(self) -> None: ...

import io
isinstance(io.StringIO(), Closeable)  # True

@runtime_checkable은 메서드 존재 여부만 확인하고, 시그니처(인자 타입·반환 타입)는 검사하지 않습니다. 완전한 타입 안전성은 정적 검사기가 담당합니다.

속성을 포함한 Protocol

메서드뿐 아니라 속성도 선언할 수 있습니다.

from typing import Protocol

class Named(Protocol):
    name: str  # 인스턴스가 name 속성을 가져야 함

def greet(obj: Named) -> str:
    return f"Hello, {obj.name}"

프로토콜 합성

여러 Protocol을 조합해 더 구체적인 프로토콜을 만들 수 있습니다.

class Serializable(Protocol):
    def to_bytes(self) -> bytes: ...

class Hashable(Protocol):
    def __hash__(self) -> int: ...

class CacheKey(Serializable, Hashable, Protocol):
    pass

실용적 패턴: 외부 라이브러리 통합

Protocol의 진가는 수정할 수 없는 외부 클래스를 다룰 때 드러납니다.

from typing import Protocol

class FileWriter(Protocol):
    def write(self, data: str) -> int: ...
    def flush(self) -> None: ...

def save(writer: FileWriter, content: str) -> None:
    writer.write(content)
    writer.flush()

import io
# io.StringIO를 수정하지 않아도 FileWriter로 사용 가능
save(io.StringIO(), "hello")

io.StringIO는 FileWriter를 상속하지 않지만 두 메서드를 모두 가지므로 정적 검사도 통과합니다.

Protocol vs ABC 선택 기준

ABC가 적합한 경우:

• 공통 구현(믹스인 로직)을 제공하고 싶을 때
• 런타임 상속 계층이 중요할 때
• 미구현 강제 에러를 원할 때

Protocol이 적합한 경우:

• 외부 라이브러리 클래스와 인터페이스를 정의할 때
• 덕 타이핑을 정적으로 문서화하고 싶을 때
• 클래스를 수정하지 않고 타입 호환성을 표현할 때

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지난 글: 추상 기반 클래스: ABC와 abstractmethod

다음 글: @dataclass: 보일러플레이트 없는 데이터 클래스

읽어주셔서 감사합니다. 😊