[Python]추상 클래스(Abstract Method)

추상 클래스(Abstract Class)

1. 추상 클래스의 정의

논문 구현을 위해 코드를 살펴보다 보면 from abc import abstractmethod라는 라인을 보는 경우가 많다. 이건 추상 클래스를 호출하기 위해 abc 모듈로부터 abstractmethod라는 패키지를 호출 한 것이다. 추상 클래스는 메서드의 목록만 가진 클래스이며 상속받는 클래스에서 메서드 구현을 강제하기 위해 사용한다. 즉 추상 클래스 내부에서는 self를 사용하지 않고 함수를 정의한다.

추상 클래스는 현재 클래스에서는 행동(함수, Method, Instance)를 지정하기 애매하거나 너무 다양할 때 사용한다. 예를 들어, Person이라면 eat나 sleep를 할 수 있다. 그런데 사람마다 직접 밥을 어떻게 먹고, 잠을 어떻게 자고하는 것이 다르기 때문에 하나의 클래스로 정의하는 것은 불가능하다. 즉, 사람마다 구체적인 행동 수칙이 다르기 때문이다. 그렇기 때문에 Person의 eat, sleep등을 추상메서드로 두고 자식 클래스에서 구현하도록 하는 것이다.

from abc import *

## 추상 클래스 정의(Person)
class Person(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def eat(self):
        pass

    @abstractmethod
    def sleep(self):
        pass

class James(Person):
    def eat(self):
        print("chop chop")

    def sleep(self):
        print("coa coa")

## 자식 클래스 정의(추상 클래스 Person을 상속받는다.)
class Dean(Person):
    def eat(self):
        print("yam yam")

    def sleep(self):
        print("zzzz")
        
james = James()
dean = Dean()

james.eat() # chop chop
james.sleep() # coa coa
dean.eat() # yam yam
dean.sleep() # zzzz        

다음과 같이 Person의 eat, sleep을 James와 Dean이 상속받아 오버라이딩하면 된다. 만약 오버라이딩을 하지 않으면 에러가 발생하게 된다.

class Dean(Person):
    def eat(self):
        print("yam yam")

TypeError: Can't instantiate abstract class Dean with abstract method sleep

지금의 경우는 Dean의 클래스에서 slee 오버라이드 부분을 지웠을 때 발생하는 에러이다. 즉, 추상 클래스의 추상 메서드를 자식 클래스에서 오버라이드하지 않았다는 의미이다.
이처럼 추상 클래스는 자식 클래스가 반드시 구현해야 하는 메서드를 정해줄 수 있다는 특징이 있다.

2. 추상 클래스의 특징

1) 추상 클래스는 인스턴스화 할 수 없다.

Python에서든 Java에서든 추상 클래스는 인스턴스화 할 수 없다. 그 이유는 사실 정의를 생각하면 간단하다. 인스턴스화해서 쓰려고 만든 것이 아니기 때문이다. 그래서 추상 메서드의
본문 부분이 모두 pass인 것이다.

from abc import *

class Person(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def eat(self):
        pass

    @abstractmethod
    def sleep(self):
        pass

person = Person() # TypeError: Can't instantiate abstract class Person with abstract methods eat, sleep

위의 경우는 추상 클래스를 인스턴스화 하려고 한 시도고 이는 에러가 발생하게 된다. 따라서, 추상 클래스는 오직 상속에만 사용한다.

2) 추상 클래스도 Class이다.

추상 클래스도 클래스이다. 때문에 클래스는 상태(속성, 변수)와 행동(메서드)를 가진다 는 말이 성립된다. 단지, 추상 메서드를 사용할 수 있을 뿐이고, 인스턴스화 하지 못할 뿐이다.

from abc import *

class Person(metaclass=ABCMeta):
    heart = "두근두근"
    mind = ": love, sad, happy, angry"
    countofheart = 1
    
    def readme(self):
        return Person.heart + Person.mind + str(Person.countofheart)
    
    @abstractmethod
    def eat(self):
        pass
    
    @abstractmethod
    def sleep(self):
        pass
    
class James(Person):
    def eat(self):
        print(Person.heart, Person.mind, Person.countofheart)
        print("chop chop")
            
    def sleep(self):
        print(self.readme())
        print("coa coa")
            

james = James()
james.eat()
james.sleep()

## 출력
두근두근 : love, sad, happy, angry 1
chop chop
두근두근: love, sad, happy, angry1
coa coa

이처럼 Person은 추상 클래스 임에도 클래스 변수 heart, mind, countofhear를 가질 수 있다. readme메서드는 일반 메서드이므로 추상 클래스에서도 일반 메서드를 만들 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 상속받은 자식에서도 추상 클래스의 일반 메서드(readme)를 호출할 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 물론 멤버 변수도 가질 수 있고, 자식에서 호출도 가능하다.

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