如何在Python中强制子类process方法返回类型符合泛型约束？

我在代码中采用Service Object模式，定义了如下泛型抽象基类BaseService：

from abc import ABC, abstractmethod
from typing import Generic, TypeVar

T = TypeVar("T", contravariant=True)  # input type
R = TypeVar("R", covariant=True)  # return type


class BaseService(Generic[T, R], ABC):
    """Service object that strongly types its inputs and outputs."""

    inputs: T

    def __init__(self, inputs: T):
        self.inputs = inputs

    @classmethod
    def execute(cls, inputs: T, **kwargs) -> R:
        instance = cls(inputs, **kwargs)
        return instance.process()

    @abstractmethod
    def process(self) -> R:
        """
        Main method to be overridden; contains the business logic.
        """

其使用示例如下：

from typing import TypedDict

class Inputs(TypedDict):
  foo: str

class DoubleService(BaseService[Inputs, str]):
  def process(self):
    return self.inputs["foo"] * 2


DoubleService.execute({"foo": "bar"}) # returns "barbar"

我希望类型检查器能强制子类中process方法的返回类型符合约束，例如以下两种错误情况应被检测出来：

class Inputs(TypedDict):
  foo: str

class InvalidOne(BaseService[Inputs, str]):
  def process(self) -> int: # wrong explicit return type
    # ...

class InvalidTwo(BaseService[Inputs, str]):
  def process(self):
    return 1 # wrong implicit return type

请问是否有现有类型检查器（如Mypy、Pyright等）可以实现这一需求？

Mypy和Pyright这两款主流类型检查器都能满足你的需求，具体表现如下：

• Mypy

  • 针对InvalidOne这种显式声明错误返回类型的情况，会直接抛出类型不兼容错误，提示返回类型int与基类定义的str约束不符。
  • 针对InvalidTwo这种隐式返回类型错误的情况，只要开启--strict严格模式，就能自动推断出process方法的返回类型为int，并检测到与基类str约束的冲突，抛出错误提示。

• Pyright

  • 默认配置下就能检测出InvalidOne的显式返回类型错误。
  • 对于InvalidTwo的隐式返回类型问题，默认也能自动推断返回类型并识别冲突；若需要更严格的校验，可开启strictReturnTypes配置项强化约束。

无需修改你的抽象基类代码，这两款工具都能很好地帮你强制子类process方法的返回类型符合基类的泛型约束。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者tao_oat