추상 팩토리 패턴¶

파이썬다운 접근 방식: 호출 가능한 팩토리¶

파이썬에서 “호출 가능 객체” — 구문 f(a, b, c)``를 사용하여 호출될 때 코드를 실행하는 모든 객체 ``f — 는 일급 객체입니다. “일급”이라는 것은 호출 가능 객체를 매개변수로 전달하고, 반환 값으로 반환하며, 리스트나 딕셔너리와 같은 데이터 구조에 저장할 수도 있음을 의미합니다.

일급 호출 가능 객체는 객체 “팩토리”를 구현하기 위한 강력한 메커니즘을 제공합니다. “새 객체를 빌드하고 반환하는 루틴”이라는 멋진 용어입니다.

초급 파이썬 프로그래머는 팩토리를 제공해야 할 때마다 함수를 작성해야 할 것으로 예상할 수 있습니다.

import json
from decimal import Decimal

def build_decimal(string):
    return Decimal(string)

print(json.loads(text, parse_float=build_decimal))

{'total': Decimal('9.61'), 'items': ['Americano', 'Omelet']}

이 간단한 팩토리가 성공적으로 실행되었습니다! 반환된 숫자는 부동 소수점 대신 십진수입니다.

(이 함수의 이름으로 ``decimal_factory()``와 같은 명사 대신 동사 ``build_decimal()``을 선택한 점에 유의하십시오. — 함수가 어떤 종류*의 함수인지 알려주는 것보다 함수가 *무엇을 하는지 알려주는 함수 이름이 더 읽기 쉽다고 생각합니다.)

위의 함수는 확실히 작동하지만, 파이썬 타입 자체가 호출 가능하다는 사실 덕분에 수행할 수 있는 생략이 있습니다. Decimal``은 문자열 인수를 사용하고 십진수 객체 인스턴스를 반환하는 호출 가능 객체이므로, 우리 자신의 팩토리를 생략하고 ``Decimal 타입을 JSON 로더에 직접 전달할 수 있습니다! 선행 통화 기호를 제거하는 것처럼 문자열을 먼저 편집할 필요가 없다면, ``Decimal``은 우리의 작은 팩토리를 완전히 대체할 수 있습니다.

print(json.loads(text, parse_float=Decimal))

{'total': Decimal('9.61'), 'items': ['Americano', 'Omelet']}

언급할 만한 구현 세부 정보가 하나 있습니다. json 모듈을 연구하면 load()``가 단순히 ``JSONDecoder 클래스를 둘러싼 래퍼라는 것을 알게 될 것입니다. 디코더 인스턴스 자체는 대체 팩토리를 어떻게 지원합니까? 초기화 메서드는 parse_float 인수를 인스턴스 속성으로 저장하며, 재정의가 지정되지 않은 경우 파이썬의 내장 float 타입으로 기본 설정됩니다.

self.parse_float = parse_float or float

그런 다음 나중에 ``self.parse_float(…)``로 호출할 수 있습니다.

이 패턴의 변형에 관심이 있다면 — 클래스가 인스턴스 속성을 사용하여 특정 종류의 객체를 생성하는 방법을 기억하는 경우 — :doc:`팩토리 메서드 </gang-of-four/factory-method/index>`에 대해 읽어보십시오. 이 기동에 대한 몇 가지 변형을 탐색합니다.

그러나 추상 팩토리 패턴에 도달하려면 다른 방향으로 나아가야 합니다. 여기서는 객체 팩토리 자체 — ``Decimal()``이든 직접 작성한 ``build_decimal()``이든 — 에 어떤 일이 발생하는지 추적할 것입니다. 만약 우리가 사용하도록 허용하는 파이썬 기능 세트를 제한하기 시작한다면 말입니다.

제한: 호출 가능 객체 전달 금지¶

파이썬이 호출 가능 객체를 매개변수로 전달하는 것을 허용하지 않는다면 어떻게 될까요?

그 제한은 파이썬의 유연성에서 전체 차원을 제거할 것입니다. 인수로서 “명사”와 “동사”를 모두 지원하는 대신 — 클래스 인스턴스와 호출 가능한 함수 모두 — 일부 레거시 언어는 클래스 인스턴스 전달만 지원합니다. 그 제한 하에서, 모든 간단한 팩토리는 함수에서 메서드로 전환해야 합니다.

# 파이썬에서: 팩토리 함수.

def build_decimal(string):
    return Decimal(string.lstrip('$'))

# 일부 레거시 언어에서: 코드는 대신
# 클래스 메서드 내부로 이동해야 합니다.

class DecimalFactory(object):
    @staticmethod
    def build(string):
        return Decimal(string.lstrip('$'))

전통적인 객체 지향 프로그래밍에서, “팩토리”라는 단어는 이러한 종류의 클래스의 이름입니다 — 객체를 빌드하는 메서드를 제공하는 클래스입니다. 따라서 동등한 파이썬 함수 ``build_decimal()``의 이름을 지정할 때, 나는 함수에 명사 이름 대신 동사 이름을 부여하는 것을 선호할 뿐만 아니라, 이름을 가능한 한 정확하게 지정하고 있습니다. “팩토리”는 호출 가능 객체가 아니라, 그것을 담고 있는 클래스입니다.

JSON 구문 분석의 이전 예제를 계속하는 대신, 몇 줄의 코드로 표현할 수 있는 더 간단한 작업으로 전환해 보겠습니다. 쉼표로 구분된 숫자 목록을 구문 분석하는 것입니다. 다음은 파서가 팩토리 클래스에서 빌더 메서드를 호출하는 방법입니다.

class Loader(object):
    @staticmethod
    def load(string, factory):
        string = string.rstrip(',')  # 후행 쉼표 허용
        return [factory.build(item) for item in string.split(',')]

result = Loader.load('464.80, 993.68', DecimalFactory)
print(result)

[Decimal('464.80'), Decimal('993.68')]

파이썬 클래스가 인스턴스 없이 호출할 수 있는 정적 및 클래스 메서드를 제공한다는 사실 덕분에, 아직 팩토리 클래스를 인스턴스화할 필요가 없다는 점에 유의하십시오 — 우리는 단순히 파이썬 클래스를 일급 객체로 전달하고 있습니다.

제한: 클래스 전달 금지¶

다음으로, 파이썬 클래스를 값으로 전달할 수 없다고 가정해 봅시다. 오직 객체 인스턴스만 이름에 할당되고 매개변수로 전달될 수 있다고 가정합니다.

이 제한은 DecimalFactory 클래스를 load() 메서드의 인수로 전달하는 것을 막을 것입니다. 대신, 우리는 쓸모없이 ``DecimalFactory``를 인스턴스화하고 결과 객체를 전달해야 합니다.

f = DecimalFactory()

result = Loader.load('464.80, 993.68', f)
print(result)

[Decimal('464.80'), Decimal('993.68')]

이 패턴과 팩토리 메서드 간의 차이점에 유의하십시오. 여기서는 생성하는 객체를 사용자 정의하기 위해 Loader 자체를 서브클래싱하도록 요청받거나 요구되지 않습니다. 대신, 객체 생성은 전적으로 전달하기로 선택한 별도의 팩토리 객체에 의해 매개변수화됩니다.

또한 팩토리 자체 코드에서 ``build()``가 파이썬에서 실제로 객체의 메서드가 아니어야 한다는 명확한 경고 신호에 유의하십시오. 위로 스크롤하여 메서드의 코드를 읽어보십시오. 호출되는 객체 ``self``를 인수로 받아들이거나 결과에 사용하는 곳은 어디입니까? 전혀 사용하지 않습니다! 메서드는 코드에서 ``self``를 전혀 언급하지 않습니다. 잭 디더리히가 그의 유명한 강연 `클래스 작성 중단 <https://www.youtube.com/watch?v=o9pEzgHorH0>`_에서 주장했듯이, ``self``를 사용하지 않는 메서드는 파이썬에서 실제로 메서드가 아니어야 합니다. 그러나 이러한 인위적인 제한으로 인해 우리가 처한 깊이는 이와 같습니다.

일반화: 완전한 추상 팩토리¶

두 가지 최종 이동은 전체 디자인 패턴을 보여줍니다.

먼저, 팩토리를 확장하여 로더가 생성해야 하는 모든 종류의 객체를 생성하도록 합시다 — 이 경우, 구문 분석되는 숫자뿐만 아니라, 그것들을 담을 컨테이너까지도 생성합니다. 이제 팩토리를 인스턴스화하도록 전환했으므로, 정적 메서드 대신 일반 메서드로 작성할 수 있습니다.

class Factory(object):
    def build_sequence(self):
        return []

    def build_number(self, string):
        return Decimal(string)

다음은 이 팩토리를 사용하는 업데이트된 로더입니다.

class Loader(object):
    @staticmethod
    def load(string, factory):
        sequence = factory.build_sequence()
        for substring in string.split(','):
            item = factory.build_number(substring)
            sequence.append(item)
        return sequence

f = Factory()
result = Loader.load('1.23, 4.56', f)
print(result)

[Decimal('1.23'), Decimal('4.56')]

객체 인스턴스화에 대해 내려야 하는 모든 선택은 파서 자체에서 발생하는 대신 팩토리에 위임됩니다.

둘째, 각 메서드 매개변수의 타입을 미리 선언하도록 강제하는 언어의 동작을 고려하십시오. 코드가 factory 매개변수가 이 특정 클래스 ``Factory``의 인스턴스여야 한다고 주장한다면 미래의 선택을 지나치게 제한하게 될 것입니다. 왜냐하면 그렇게 하면 그로부터 상속받지 않은 것은 절대로 전달할 수 없기 때문입니다.

대신, 사양과 구현을 더 행복하게 분리하려면, 추상 클래스를 생성할 것입니다. 패턴 이름 “추상 팩토리”에서 “추상”이라는 단어를 사용할 가치가 있는 것은 바로 이 마지막 단계입니다. 추상 클래스는 단지 load()``에 대한 ``factory 인수가 필요한 인터페이스를 준수하는 클래스일 것이라고 약속할 뿐입니다.

from abc import ABCMeta, abstractmethod

class AbstractFactory(metaclass=ABCMeta):

    @abstractmethod
    def build_sequence(self):
        pass

    @abstractmethod
    def build_number(self, string):
        pass

추상 클래스가 제자리에 있고 ``Factory``가 그것으로부터 상속받으면, 런타임에 발생하는 작업은 이전과 정확히 동일합니다. 팩토리의 메서드는 다양한 인수로 호출되며, 이는 다양한 종류의 객체를 생성하도록 지시하고, 호출자가 세부 정보를 알 필요 없이 이를 구성하고 반환합니다.

파이썬에서 할 수 있는 일과 같지만 지나치게 복잡하게 만들어졌습니다. 따라서 추상 팩토리를 피하고 대신 호출 가능 객체를 팩토리로 사용하십시오.