팩토리 메서드 패턴¶

회피: 의존성 주입 사용¶

먼저, 잠시 멈춰서 무언가를 다시 확인해야 합니다. 설계 중인 클래스가 정말로 다른 클래스를 만들어야 할까요?

클래스에 필요한 모든 객체를 미리 알고 있다면, 의존성 주입을 통해 클래스에 직접 제공하는 것을 고려해야 합니다.

경로를 제공하고 직접 파일을 열도록 강요하는 대신 이미 열려 있는 파일 객체를 전달하도록 허용하는 파이썬 라이브러리 어디에서나 이 간단한 패턴의 훌륭한 예를 볼 수 있습니다. 표준 라이브러리의 JSON 파서를 예로 들어 보겠습니다. 경로를 요청하는 대신 load() 메서드를 사용하면 파일을 열 수 있습니다.

import json with open(‘input_data.json’) as f:

data = json.load(f)

파일 객체 인스턴스화를 사용자에게 맡김으로써 이 기동은 한 번에 여러 목표를 달성합니다.

• 분리: 라이브러리는 open() 메서드가 허용하는 모든 매개변수를 알 필요가 없으며, 모든 매개변수를 자체 매개변수로 받을 필요도 없습니다. 나중에 파일 객체에 더 많은 생성 매개변수가 추가되더라도 ``json.load()``는 변경할 필요가 없습니다.

• 효율성: 다른 이유로 이미 파일이 열려 있는 경우, 열려 있는 파일 객체를 제공할 수 있습니다. 라이브러리는 파일을 다시 열도록 강요하지 않습니다. 파일이 익명 파이프와 같이 한 번만 읽을 수 있는 데이터 소스인 경우 이는 매우 중요합니다.

• 유연성: 원하는 모든 파일 유사 객체를 전달할 수 있습니다. 표준 파일 객체의 하위 클래스이거나 완전히 독립적일 수 있습니다. JSON을 먼저 디스크에 쓸 필요 없이 RAM의 데이터에서 직접 작동하는 ``StringIO``를 전달할 수 있습니다. 또는 네트워크에서 도착하는 JSON 데이터를 로컬에 먼저 저장할 필요 없이 구문 분석할 수 있도록 소켓 주위에 래퍼를 제공할 수 있습니다.

이와 같은 간단한 경우, 의존성 주입 패턴은 JSON 파서와 같은 객체가 다른 객체가 생성되는 방식의 세부 정보로 인해 디자인이 더 복잡해질 필요성을 완전히 제거합니다.

따라서 (a) 클래스가 항상 특정 객체를 빌드해야 하고, (b) 사용자가 일반적으로 최소한 인스턴스화되는 매개변수를 사용자 정의하려고 하는 경우, 의존성 주입을 강력히 고려해야 합니다. 이 경우 미슈코 헤버리의 `의존성 주입에 대한 2008년 게시물 <https://web.archive.org/web/20230321074829/http://misko.hevery.com/2008/10/21/dependency-injection-myth-reference-passing/>`_을 읽어보는 것이 좋습니다. 의존성 주입을 중간에 적용하는 위험에 대한 중요한 참고 사항입니다!

대신: 클래스 속성 팩토리 사용¶

다음 대안은 1990년대부터 우리에게 왔습니다. 생성해야 하는 클래스는 생성 작업을 수행할 클래스에 속성으로 첨부할 수 있습니다.

파이썬 표준 라이브러리의 일부 이전 모듈에서 이 패턴을 볼 수 있습니다. 예를 들어, ``HTTPConnection``이 요청 전송을 완료하면 응답을 받고 구문 분석할 것으로 예상합니다. 그러나 응답을 구문 분석하고 나타내는 데 어떤 클래스를 사용해야 할까요? 응답에 비표준 정보가 포함되어 있어 특별한 처리가 필요한 서버와 통신하고 있다면 어떻게 될까요?

여기서 클래스 속성 팩토리 패턴이라고 부르는 것은 파이썬에서 클래스가 일급 객체라는 사실을 활용합니다. 단순히 클래스를 생성 작업을 수행할 클래스의 속성으로 첨부합니다. 표준 라이브러리에서 다음 코드를 찾을 수 있습니다.

class HTTPConnection:

… response_class = HTTPResponse … def getresponse(self):

… response = self.response_class(self.sock, method=self._method) …

이렇게 하면 ``HTTPConnection``을 사용하는 코드가 응답을 빌드할 때 발생하는 일을 완벽하게 제어할 수 있습니다. 하위 클래스를 만들고 대신 하위 클래스를 사용하기만 하면 됩니다.

class SpecialHTTPConnection(HTTPConnection):

response_class = SpecialHTTPResponse

이것이 전부입니다! 일반적으로 서브클래싱은 소프트웨어 디자인이 파이썬 언어의 본질에 다소 어긋나게 실행됨을 의미하지만, 이 접근 방식은 여전히 잘 작동합니다. 서브클래스는 응답을 인스턴스화할 때를 제외하고는 일반 표준 라이브러리 HTTP 연결과 정확히 동일하게 작동합니다. 그 시점에서 연결은 response_class 속성에 액세스하고, 일반 클래스 대신 제공한 대체 클래스를 받고, 그런 다음 대체 응답 클래스가 제어권을 갖게 됩니다.

여기서 탐색해야 할 더 많은 유연성이 있지만, 먼저 클래스 속성 팩토리에 대한 최신 대안을 살펴보겠습니다.

대신: 인스턴스 속성 팩토리 사용¶

단순히 동작을 사용자 정의하기 위해 객체를 서브클래싱해야 하는 이유는 무엇입니까?

심각한 질문입니다 — 프로그래밍 역사상 어느 시점에서 “객체 지향”이라는 교리의 일부 지지자들은 “제출”이라고 표시된 버튼을 원한다면 단순히 label="Submit"``과 같은 매개변수로 버튼을 인스턴스화할 수 없어야 하며, 대신 버튼을 서브클래싱하고 기본 ``label() 메서드를 재정의하여 새로운 것을 반환해야 한다고 제안했습니다.

다행히도 서브클래스 기반 사용자 정의에 대한 대안이 파이썬 커뮤니티를 휩쓸었습니다. 인스턴스 속성 팩토리라고 부르는 것입니다. 그 실천의 많은 좋은 예 중 하나는 2008년경에 추가된 표준 라이브러리의 json 모듈입니다.

다음은 json 모듈의 한 예입니다. JSON 모듈이 입력에서 숫자를 만날 때마다 숫자를 나타낼 수 있는 어떤 종류의 파이썬 객체를 인스턴스화해야 합니다. 그러나 어떤 숫자 클래스를 인스턴스화해야 할까요? 숫자의 소수 부분이 0이면 정수일까요? 자바스크립트의 유일한 숫자 유형인 부동 소수점일까요? 아니면 정밀도를 잃지 않는 것이 보장되는 ``Decimal``일까요?

json 모듈이 이 질문을 얼마나 우아하게 처리하는지 보십시오.

class JSONDecoder(object):

… def __init__(self, … parse_float=None, …):

… self.parse_float = parse_float or float …

입력에서 숫자를 만날 때마다 문자열을 입력으로 사용하여 ``self.parse_float()``를 호출하기만 하면 됩니다.

이것은 모든 피스톤에서 실행되는 파이썬 코드입니다. 개발자가 개입하지 않으면 각 숫자는 float 타입 자체에 대한 매우 빠른 호출을 사용하여 해석됩니다. 대신 개발자가 숫자 구문 분석을 위해 자체 호출 가능 객체를 제공한 경우, 해당 호출 가능 객체가 투명하게 대신 사용됩니다.

아름다움은 단일 추가 클래스 없이 모든 것이 발생한다는 것입니다! 프로그래머가 동작을 사용자 정의할 때마다 새 클래스를 만들도록 강요하는 대신, 개별 JSONDecoder 인스턴스를 각각 직접 구성할 수 있습니다. 한 줄의 코드로 사용자 지정 디코더를 만들 수 있습니다.

from decimal import Decimal from json import JSONDecoder

my_decoder = JSONDecoder(parse_float=Decimal)

명확성과 간결성의 이점 외에도 매개변수를 통해 객체를 사용자 정의하는 것의 장점은 파이썬에서 매개변수가 매우 아름답게 구성된다는 것입니다. 여러 코드 조각에 디코더에 대한 매개변수가 있고 이를 결합해야 하는 경우, 작업은 빈 ``dict``를 빌드하고 ``update()``를 사용하여 각 매개변수 세트로 채우는 것보다 어렵지 않으며, 이전 매개변수를 재정의하도록 허용해야 하는 매개변수를 마지막으로 설정합니다.

인스턴스 속성이 클래스 속성을 재정의합니다.¶

이전 두 디자인 패턴이 제가 설명하려고 했던 것만큼 완전히 다르지 않다는 것을 인정해야 합니다. 결국 두 클래스(HTTPConnection``과 ``JSONDecoder) 모두 새 객체를 만들 준비가 되면 정확히 동일한 작업을 수행합니다. ``self``로 시작하여 ``.``을 사용하여 특정 속성에 액세스합니다. 위의 두 디자인 패턴의 유일한 차이점은 속성을 제공하는 방식입니다. 첫 번째 패턴은 클래스 속성을 사용하고, 두 번째 패턴은 인스턴스 속성을 사용합니다.

그러나 두 가지는 상호 배타적이지 않습니다. ``.response_class``라는 클래스 속성이 있으면 ``.response_class``라는 인스턴스 속성을 가질 수 없다는 규칙은 없으며, 두 가지 모두 있는 경우의 규칙은 간단합니다. 인스턴스 속성이 우선합니다.

즉, ``HTTPConnection``이 서브클래싱하도록 강요한다고 주장했지만, 실제로는 그렇지 않다는 것을 인정해야 합니다. ``JSONDecoder``가 하는 것처럼 기본값을 재정의하고 대신 인스턴스 속성을 설정할 수 있습니다! 유일한 차이점은 ``HTTPConnection``이 아무런 도움도 주지 않는다는 것입니다 — 직접 인스턴스 속성을 설정해야 합니다.

conn = HTTPConnection() conn.response_class = SpecialHTTPResponse

따라서 구식 클래스가 클래스 속성 중 하나의 새 값을 지정하는 서브클래스를 만들도록 원하는 것처럼 보이더라도 대신 더 현대적인 인스턴스 속성 팩토리를 사용할 수 있는 경우가 많습니다!

클래스 속성과 인스턴스 속성 사이에는 의미론과 성능에 약간의 차이가 있지만, 차이점에 대해 신경 쓰는 예외적인 경우로 코드가 방황하고 있다고 생각되면 파이썬 설명서와 스택 오버플로를 참조하십시오.

일반적으로 가독성을 기준으로 위의 패턴 중에서 선택해야 합니다. 개발자가 객체 생성을 사용자 정의하기를 원할 것이라고 상상할 수 있다면, 객체 생성 루틴(“팩토리”)을 __init__() 메서드의 매개변수로 만들고 인스턴스 속성으로 저장해 보십시오. 대신 사용자 정의가 매우 드물 것이라고 생각되면 클래스 속성으로 만들고, 개발자가 필요한 드문 경우에 항상 재정의할 수 있다는 것을 기억하십시오.

모든 호출 가능 객체 허용¶

위의 예에서 response_class 또는 parse_float``와 같은 속성을 설정할 때 ``Decimal``과 같은 실제 클래스와 가상의 ``SpecialHTTPResponse``를 사용했습니다. 그러나 호출자가 신경 쓴 유일한 것은 이러한 클래스가 호출 가능 객체라는 점입니다. 다행히 파이썬에는 ``new 키워드가 없으므로 객체 인스턴스화는 일반 함수 또는 메서드 호출과 정확히 동일하게 보입니다.

이는 이러한 콜백 중 어느 것에 대해서든 함수를 대체할 수 있으며, 마찬가지로 잘 작동한다는 것을 의미합니다! 예를 들어, JSON 디코더에 parse_float 매개변수로 다음과 같은 함수를 제공할 수 있습니다.

def parse_number(string):

if ‘.’ in string:

return Decimal(string)

return int(string)

함수뿐만 아니라 바인딩된 메서드나 대체 생성자와 같은 클래스 메서드와 같은 다른 종류의 호출 가능 객체도 제공할 수 있습니다. 부분 적용과 같은 함수형 프로그래밍 기술을 사용하여 동적으로 생성한 호출 가능 객체를 제공할 수도 있습니다.

from decimal import Context, ROUND_DOWN from functools import partial

parse_number = partial(Decimal, context=Context(2, ROUND_DOWN))

클래스 속성 팩토리를 사용하든 인스턴스 속성 팩토리를 사용하든, 모든 종류의 호출 가능 객체를 제공하고 클래스만 제공하는 것으로 제한하지 않는 이러한 파이썬다운 자유를 마음껏 누리십시오.

구현¶

행복한 대안을 설명했으므로, 팩토리 메서드 자체를 보여주는 것으로 마무리해야 합니다. 다음과 같은 언어를 사용하고 있다고 상상해 보십시오.

• 클래스는 일급 객체가 아닙니다. 클래스를 클래스 인스턴스나 다른 클래스 자체의 속성으로 남겨둘 수 없습니다.

• 함수는 일급 객체가 아닙니다. 함수를 클래스나 클래스 인스턴스의 인스턴스로 저장할 수 없습니다.

• 런타임에 동적으로 지정하고 객체에 첨부할 수 있는 다른 종류의 호출 가능 객체가 없습니다.

이러한 심각한 제약 조건 하에서, 기존 클래스에 동사(새 작업)를 첨부하는 자연스러운 방법으로 서브클래싱을 사용하고, 동작을 사용자 정의하는 기본 수단으로 메서드 재정의를 사용할 수 있습니다. 그리고 클래스 중 하나에 새 객체를 만드는 행위를 격리하는 것이 유일한 목적인 특수 메서드를 설계했다면 팩토리 메서드 패턴을 사용하는 것입니다.

팩토리 메서드 패턴은 종종 저능력이지만 객체 지향적인 언어의 코드가 파이썬으로 직접 번역된 곳 어디에서나 관찰할 수 있습니다. 표준 라이브러리의 logging 모듈이 즉시 떠오릅니다. 다음은 발췌문입니다.

class Handler(Filterer):

… def __init__(self, level=NOTSET):

… self.createLock()

… def createLock(self):

“”” Acquire a thread lock for serializing access to the underlying I/O. “”” self.lock = threading.RLock()

…

특수 종류의 잠금을 사용하는 Handler``를 만들고 싶다면 어떻게 해야 할까요? 여기서 의도는 ``Hander``를 서브클래싱하고 ``createLock()``을 재정의하여 대신 자신이 가장 좋아하는 종류의 잠금을 반환하는 것입니다. 투박한 접근 방식이며, 여러 줄의 코드가 필요하며, 다양한 상황에서 ``Handler 객체를 사용자 정의하려는 여러 가지 방법이 있는 경우 잘 구성되지 않습니다 — 결국到处都是类。

그러나 작동할 것입니다.

단지 그다지 파이썬답지 않을 뿐입니다.