파이썬 치환 원칙

치환 원칙

치환 원칙(The Substitution Principle)이란 상속받는 클래스는 기본 클래스의 역할을 완전히 치환 할 수 있어야 한다는 원칙이다.
말 그대로 파생된 클래스는 기본 클래스를 완전히 확장해야 한다는 의미다.

코드 수정 또는 추가 없이도 파생된 클래스는 기본 클래스를 대체 할 수 있어야 한다.

치환 원을 위배한 코드

class Calculator():
    def calculate(self, a, b): # returns a number
        return a * b

class DividerCalculator(Calculator):
    def calculate(self, a, b): # returns a number or raises an Error
        return a / b           

calculation_results = [
    Calculator().calculate(3, 4),
    Calculator().calculate(5, 7),
    DividerCalculator().calculate(3, 4),
    DividerCalculator().calculate(5, 0) # 0 will cause an Error
]

print(calculation_results)

출력

ZeroDivisionError: division by zero

위 코드는 치환 원칙을 위배한 코드이다.

모든 Calculator의 서브 클래스들은 calculation이라는 숫자를 리턴하는 메서드를 구현해야 한다.

위 코드는

1. 클래스의 계층 구조를 수정하거나
2. 모든 calculation 메서드를 try/except 구문 안에서 호출

위 두가지를 하지 않는 이상 버그를 고칠 수 없다.

DividerCalculator 클래스는 Calculator 클래스와 이러한 부분에서 다르다.

• 두 값을 곱한것 은 항상 숫자형을 리턴한다.
• 두 값을 나눈것 은 에러를 발생 시킬 수 있음 (ZeroDivisionError)

위 결과는 리턴형의 타입이 다르기 때문에, 인터페이스도 다르다고 할 수 있다.
곱하기와 나누기는 절대로 같은것이 아니다(아까 위에서 예기한 예외가 발생하기도 하고, 정수만을 인자로 받는다고 할 때 곱하기는 정수형을 리턴하지만, 나누기는 실수형을 리턴한다 !) . 그러니까 이렇게 클래스 및 메서드를 상속받아 구현하는게 아니라...
다른 것을 통해서 파생되어야 한다는 이야기다!

또 다른 치환 원칙을 위배한 그지같은 코드들을 소개한다.

class Line(Shape):
    def calculate_surface_area(self):
        return -1 # Line이라는건 면적을 가질 수 없다 !
    

class Manager(Employee):
    def desk_id(self):
        return "" # 매니저는 보통 desk에서 일하지 않고 보통 미팅룸에서 일한다
    

class CompletedTask(Task):
    def complete(self):
        raise Exception("Cannot complete a completed task")
        # ??????????????????

치환 원칙을 위배하는 코드는 보통 다음과 같은 상황에서 나옵니다.
T 클래스로부터 S 클래스를 상속받습니다. S와 T클래스는 서로 관련이 있어 보이지만,
하나, 혹은 그 이상의 기능적인 인터페이스(메서드)가 다를 때 발생합니다.

이러한 문제를 해결하기 위해서는 클래스 계층에서의 추상화 정도를 증가시키거나, 감소시키는 방법으로 해결합니다.

치환 원칙을 위배하면 발생하는 이슈를 보여주는 그림 🧐