[Python] 추상 클래스

추상 메소드

추상 메소드(abstract method)는 선언만 존재하고 구현은 존재하지 않는 메소드를 말합니다.
이는 하위 클래스에서 반드시 구현해야합니다.

추상 메소드는 하위 클래스에서 반드시 구현해야 하므로 해당 메소드가 강제적으로 구현됨을 보장할 수 있습니다.
또한 여러 클래스가 같은 이름의 메소드를 통해 동작하는 다형성을 제공하고 유연한 시스템을 제공합니다.

추상 클래스

추상 클래스(abstract class)는 하나 이상의 추상 메소드를 포함하는 클래스를 말합니다.

추상 클래스는 일반 클래스와 다르게 직접적으로 객체를 생성할 수 없고 반드시 상속받아서 하위 클래스에서 추상 메소드를 구현해야만 객체를 생성할 수 있습니다.

Python의 추상 클래스

Python은 ABC(Abstract Base Class) 모듈을 통하여 추상 클래스 기능을 제공합니다.

ABC 모듈은 클래스의 메타 클래스를 ABCMeta로 설정하여 추상 클래스를 선언할 수 있습니다.

from abc import ABC

class AbstractClass(ABC):
    pass

혹은 메타 클래스 키워드를 직접 전달하며 추상 클래스를 선언할 수도 있습니다.

from abc import ABCMeta

class AbstractClass(metaclass=ABCMeta):
    pass

추상 메서드 선언

ABC 모듈의 abstractmethod 프러퍼티를 통해 추상 메서드를 선언할 수 있습니다.

from abc import ABC, abstractmethod

class AbstractAnimal(ABC):
    @abstractmethod
    def move(self):
        pass

class Dog(AbstractAnimal):
    def move(self):
        print("Move Dog!")

dog = Dog()
dog.move()

다음과 같이 classmethod와 staticmethod 모두 마찬가지로 프러퍼티를 중첩하여 선언할 수 있습니다.

from abc import ABC, abstractmethod

class AbstractAnimal(ABC):
    @classmethod
    @abstractmethod
    def abstract_class_method(cls):
        pass
    
    @staticmethod
    @abstractmethod
    def abstract_static_method():
        pass
    

class Dog(AbstractAnimal):
    @classmethod
    def abstract_class_method(cls):
        pass
    
    @staticmethod
    def abstract_static_method():
        pass

docstring을 작성한다면 pass를 작성하지 않아도 동작이 없음(no-op)을 표현할 수 있습니다.

추상 프로퍼티

ABC 모듈의 abstractmethod와 property 데코레이터를 중첩하는 방식을 통해 추상 프러퍼티를 선언할 수 있습니다.
이때, property 데코레이터가 abstractmethod 위에 존재해야 합니다.

from abc import ABC, abstractmethod

class AbstractAnimal(ABC):
    @property
    @abstractmethod
    def name(self):
        pass
    

class Dog(AbstractAnimal):
    @property
    def name(self):
        return "Dog"

추상 변수

만약 프러퍼티가 아닌 변수 형태로 선언해야 한다면 ABC 모듈에서 직접적으로 제공하는 방법은 없지만 몇 가지 방법이 존재합니다.

다음은 클래스에서 타입 어노테이션을 통해 변수를 초기화하지 않고 선언하는 것을 사용하는 방법입니다.

from abc import ABC, abstractmethod

class AbstractAnimal(ABC):
    name: str
    
    @abstractmethod
    def move(self):
        pass


class Dog(AbstractAnimal):
    def move(self):
        pass

하지만 해당 방법은 인스턴스 선언 시에 하위 클래스의 클래스 변수가 선언되어 있지 않아도 이를 파악할 수 없고 사용 시점에만 파악할 수 있다는 문제가 있습니다.

from abc import ABC, abstractmethod

class AbstractAnimal(ABC):
    name: str
    
    @abstractmethod
    def move(self):
        pass


class Dog(AbstractAnimal):
    def move(self):
        pass

dog = Dog()
dog.name
# AttributeError: 'Dog' object has no attribute 'name'

위의 코드를 보면 dog 객체의 생성 시점에는 에러가 발생하지 않고 name을 호출하는 시점에 에러가 발생하는 것을 확인할 수 있습니다.

다른 방법은 추상 프러퍼티로 선언한 후 클래스 변수로 대체하는 방법이 존재합니다.

from abc import ABC, abstractmethod

class AbstractAnimal(ABC):
    @property
    @abstractmethod
    def name(self):
        pass


class Dog(AbstractAnimal):
    name = "Dog"

추상 클래스 객체화

추상 클래스는 직접적으로 객체화하는 것이 불가능합니다.

from abc import ABC, abstractmethod

class AbstractAnimal(ABC):
    @abstractmethod
    def move(self):
        pass

animal = AbstractAnimal()
# TypeError: Can't instantiate abstract class AbstractAnimal with abstract method move