[Final] PEP 487 - Simpler customisation of class creation

원문 링크: PEP 487 - Simpler customisation of class creation

상태: Final 유형: Standards Track 작성일: 27-Feb-2015

PEP 487 – 클래스 생성 사용자 정의 간소화

개요

이 PEP (Python Enhancement Proposal)는 클래스 생성 시 사용자 정의 방식을 간소화하기 위해 __init_subclass__ 훅(hook)과 __set_name__ 훅을 도입합니다. 기존에는 메타클래스(metaclass)를 통해 클래스 생성을 사용자 정의했지만, 이는 메타클래스 충돌(metaclass conflicts)과 같은 복잡성을 야기했습니다. 새로운 메커니즘은 메타클래스보다 이해하고 사용하기 쉬워, 파이썬의 메타클래스 기능에 대한 보다 부드러운 진입점을 제공합니다.

배경

메타클래스는 클래스 생성을 사용자 정의하는 강력한 도구이지만, 여러 메타클래스를 자동으로 결합하는 방법이 없다는 문제가 있습니다. 이는 서로 다른 라이브러리에서 온 두 개의 기본 클래스를 상속할 때 예기치 않게 복합 메타클래스를 수동으로 생성해야 하는 상황을 초래할 수 있습니다.

제안

이 PEP는 메타클래스의 일반적인 사용 사례 중 대부분을 다음 두 가지 훅으로 해결할 것을 제안합니다.

  1. __init_subclass__ 훅: 특정 클래스의 모든 서브클래스가 생성될 때 초기화 코드를 실행하는 클래스 메서드 훅입니다. 예시: 
    class QuestBase:
    def __init_subclass__(cls, swallow, **kwargs):
        cls.swallow = swallow
        super().__init_subclass__(**kwargs)

class Quest(QuestBase, swallow="african"):
    pass

print(Quest.swallow) # 출력: african

    이 훅은 암묵적으로 @classmethod로 동작하며, 협력적 다중 상속(cooperative multiple inheritance)을 위한 종단점 역할을 합니다.

  2. __set_name__ 훅: 클래스 바디에 정의된 모든 어트리뷰트(특히 디스크립터)가 클래스에 바인딩될 때 호출됩니다. 이 훅은 디스크립터가 자신의 owner 클래스와 클래스 내에서의 name을 알 수 있도록 하여, 메타클래스 없이도 디스크립터를 더 유용하게 사용할 수 있게 합니다. 예시: 
    import weakref

class WeakAttribute:
    def __get__(self, instance, owner):
        return instance.__dict__[self.name]()
    def __set__(self, instance, value):
        instance.__dict__[self.name] = weakref.ref(value)
    # 새로운 초기화 훅:
    def __set_name__(self, owner, name):
        self.name = name

class TreeNode:
    parent = WeakAttribute()
    def __init__(self, parent):
        self.parent = parent

    이 예시에서 parent 어트리뷰트는 약한 참조(weak reference)로 저장되어 순환 참조를 방지하고 가비지 컬렉션을 용이하게 합니다.

주요 이점

  • 클래스 정의 시 동작 상속의 용이성: 메타클래스에 비해 __init_subclass__는 일반적인 메서드 상속과 유사하여 이해하기 쉽고, 클래스 정의 프로세스의 단계들을 점진적으로 이해하는 데 도움이 됩니다.
  • 메타클래스 충돌 가능성 감소: __init_subclass__ 메서드를 기존 타입에 추가하는 것은 __init__ 메서드를 추가하는 것과 유사한 수준의 위험을 가지며, 라이브러리 작성자가 하위 호환성(backward compatibility)을 깨뜨릴 위험이 줄어듭니다. 이는 라이브러리 작성자들이 메타클래스 사용을 주저하게 만드는 주요 원인이었습니다.

클래스 사용의 새로운 방법

이 새로운 훅들은 다양한 클래스 디자인 패턴을 메타클래스 없이 구현할 수 있게 합니다.

  • 서브클래스 등록: 플러그인 시스템과 같이 새로운 서브클래스를 등록할 때 유용합니다. 
    class PluginBase:
    subclasses = []
    def __init_subclass__(cls, **kwargs):
        super().__init_subclass__(**kwargs)
        cls.subclasses.append(cls)
  • 트레잇(Trait) 디스크립터: 값의 범위를 확인하는 등 특정 “트레잇”을 구현하는 디스크립터를 메타클래스의 도움 없이 구현할 수 있습니다.

구현 세부 사항

훅은 다음과 같은 순서로 호출됩니다.

  1. type.__new__는 새로운 클래스가 초기화된 후 디스크립터의 __set_name__ 훅을 호출합니다.
  2. 이후 super().__init_subclass__를 통해 기본 클래스의 __init_subclass__를 호출합니다. 이는 서브클래스 초기화 시 이미 완전히 초기화된 디스크립터를 볼 수 있음을 의미합니다.

PEP 487은 type.__init__이 키워드 인수를 명시적으로 금지하는 현재 CPython의 불일치점을 개선하고, type.__init__이 키워드 인수를 무시하도록 변경합니다.

하위 호환성 문제

type.__new__의 정확한 호출 시퀀스가 약간 변경되지만, 일반적인 사용 사례는 의도한 대로 동작하도록 보장됩니다. 메타클래스가 __new__ 메서드만 정의하고 키워드 인수를 처리하는 경우, 더 이상 __init__ 메서드를 정의할 필요가 없으며, 이는 __new__를 오버라이드(override)하는 권장 사항과 일치합니다. 다만 type.__new__의 인수를 키워드 인수로 전달하는 방식은 TypeError를 발생시키지만, 이는 드문 경우이며 쉽게 수정 가능합니다.

기각된 디자인 옵션

이 PEP는 PEP 422에서 제안되었던 __autodecorate__와 같은 다른 훅이나 메타클래스처럼 클래스를 반환하는 방식 등 여러 대안을 검토했으나, 현재의 __init_subclass__와 __set_name__ 방식을 채택했습니다. __init_subclass__에 명시적인 @classmethod 데코레이터를 요구하는 방안도 고려되었으나, 암묵적으로 동작하도록 결정되었습니다.

⚠️ 알림: 이 문서는 AI를 활용하여 번역되었으며, 기술적 정확성을 보장하지 않습니다. 정확한 내용은 반드시 원문을 확인하시기 바랍니다.

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