使用typing_extensions中的TypedDict()创建类型安全的字典

在Python中，字典（Dictionary）是一种非常常见的数据结构，可以用于存储键值对。然而，字典是一种动态结构，它允许我们以任意键和值的组合来创建字典。这就意味着，字典可以包含任意类型的键和值，甚至可以在运行时动态地添加和删除键值对。

在实际开发中，这种灵活性可能会导致一些问题。当我们在编写代码时，如果希望字典具有特定的键和特定的值类型，那么在运行时就无法保证这一点。这就可能导致一些潜在的错误和bug。

为了解决这个问题，Python 3.8引入了一个名为typing_extensions的标准库，其中包含一个名为TypedDict的工具类。TypedDict是一个基于字典的类，它可以用来创建类型安全的字典。通过使用TypedDict，我们可以在编写代码时指定字典的键和值类型，从而在运行时获得类型检查和自动补全的好处。

要使用TypedDict，我们需要导入typing_extensions模块并从那里导入TypedDict类。下面是一个使用TypedDict创建类型安全字典的示例：

from typing_extensions import TypedDict

class Person(TypedDict):
    name: str
    age: int

person: Person = {'name': 'John', 'age': 30}  # 正确的使用方式

# 错误的使用方式
person = {'name': 'John', 'age': '30'}  # age应该是整数类型，而不是字符串类型
person = {'name': 'John'}  # 缺少age字段
person = {'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}  # 多余的字段city

在上面的示例中，我们定义了一个名为Person的TypedDict子类。这个Person字典类型具有两个键名：name和age。name的值类型是str，而age的值类型是int。这意味着我们只能在person字典中使用字符串作为name的值，只能使用整数作为age的值。

可以看到，当我们使用person字典时，如果违反了定义的键和值类型，Python解释器会自动给出错误提示。这大大提高了代码的可读性和可维护性。我们可以在编码过程中立即发现和纠正类型错误，而不是在运行时面临潜在的错误。

除了明确限制键和值类型之外，TypedDict还具有其他有用的功能。例如，我们可以使用get()方法从字典中获取键的值，并指定它的返回类型。我们还可以使用Callable类型注释来指定字典中值的类型为可调用对象。这使得我们可以在字典中保存自定义函数或方法，并在需要时调用它们。

from typing_extensions import TypedDict, Callable

class Person(TypedDict):
    name: str
    age: int
    greet: Callable[[str], str]

def greet_person(person: Person) -> None:
    name = person.get('name', '')
    age = person.get('age', 0)
    greet = person.get('greet', None)

    if greet:
        print(greet(name))
    else:
        print(f"Hello, my name is {name} and I'm {age} years old.")

def custom_greet(name: str) -> str:
    return f"Hi, {name}! Nice to meet you."

person: Person = {'name': 'John', 'age': 30, 'greet': custom_greet}
greet_person(person)  # 输出：Hi, John! Nice to meet you.

在上面的示例中，我们定义了一个名为Person的TypedDict子类，它有三个键名：name、age和greet。greet的值类型被指定为Callable[[str], str]，这表示greet应该是一个接受一个str参数并返回一个str结果的可调用对象。在greet_person函数中，我们从person字典中获取name、age和greet的值，并根据这些值进行打招呼的操作。

请注意，在使用get()方法获取字典中键的值时，我们可以指定一个默认值。这样，即使字典中没有键对应的值，也不会报错，而是返回我们提供的默认值。

总结来说，使用typing_extensions中的TypedDict可以帮助我们在Python中创建类型安全的字典。通过明确定义键和值类型，我们可以在编写代码时获得类型检查和自动补全的好处，避免一些潜在的错误和bug。此外，TypedDict还提供了一些其他有用的功能，例如指定可调用对象的类型。希望这个例子能够帮助您理解如何使用TypedDict来创建类型安全的字典。