[Python] Abstract Factory Pattern (추상 팩토리 패턴)

https://refactoring.guru/design-patterns/abstract-factory

참고

wikipedia
faif/python-patterns

예제

• 코드를 직접 분석하고 나서 패턴을 이해하는 것이 옳은 순서라고 생각한다.

첫번째 예제 코드

import random

class PetShop:

    def __init__(self, animal_factory=None):
        self.pet_factory = animal_factory

    def show_pet(self):
        pet = self.pet_factory()
        print("We have a lovely {}".format(pet))
        print("It says {}".format(pet.speak()))

class Dog:
    def speak(self):
        return "woof"

    def __str__(self):
        return "Dog"

class Cat:
    def speak(self):
        return "meow"

    def __str__(self):
        return "Cat"

def random_animal():
    return random.choice([Dog, Cat])()

def main():
    cat_shop = PetShop(Cat)
    cat_shop.show_pet()

    shop = PetShop(random_animal)
    for i in range(3):
    shop.show_pet()
    print("=" * 20)

첫번째 예제 분석

• PetShop은 생성자에 animal_factory라는 추상 팩토리를 인자로 받는다.

  class PetShop:
  
      def __init__(self, animal_factory=None):
      	# 추상 팩토리
          self.pet_factory = animal_factory    # animal_factory 클래스(추상 팩토리)가
  
      def show_pet(self):
          pet = self.pet_factory()    # 호출될 때 객체를 반환하고, 반환된 객체가
          print("We have a lovely {}".format(pet))    # __str__ 메서드를 지니기를,
          print("It says {}".format(pet.speak()))    # 또한 speak 메서드를 지니기를 기대한다.

• 팩토리로 사용되는 객체는 총 세 가지이다.

    class Dog:
        def speak(self):
            return "woof"
  
        def __str__(self):
            return "Dog"
  
    class Cat:
        def speak(self):
            return "meow"
  
        def __str__(self):
            return "Cat"
  
    def random_animal():
        return random.choice([Dog, Cat])()

• 추상 팩토리를 변경함으로써, 실제로 사용되는 객체군을 자유롭게 변경할 수 있다.

    def main():
        cat_shop = PetShop(Cat)
        cat_shop.show_pet()
  
        shop = PetShop(random_animal)
        for i in range(3):
        shop.show_pet()
        print("=" * 20)

두번째 예제 코드

import enum
from abc import *

class Button:
    @abstractmethod
    def Paint(self):
        pass

class WinButton(Button):
    def Paint(self):
        print ("Render a button in a Windows style")

class OSXButton(Button):
    def Paint(self):
        print ("Render a button in a Mac OSX style")

class MousePointer:
    @abstractmethod
    def Paint(self):
        pass

class WinMousePointer(MousePointer):
    def Paint(self):
        print("Render a mousepointer in a Windows style")

class OSXMousePointer(MousePointer):
    def Paint(self):
        print ("Render a mousepointer in a OSX style")

class GUIFactory:
    @abstractmethod
    def CreateButton(self):
        return Button

    @abstractmethod
    def CreateMousePointer(self):
        return MousePointer

class WinFactory(GUIFactory):
    def CreateButton(self):
        return WinButton()
    def CreateMousePointer(self):
        return WinMousePointer()

class OSXFactory(GUIFactory):
    def CreateButton(self):
        return OSXButton()
    def CreateMousePointer(self):
        return OSXMousePointer()

class Settings:
    @staticmethod
    def Default():
        return Appearance.WIN

class Appearance(enum.Enum):
    WIN = 0
    OSX = 1

def main():
    apperance = Settings.Default()
    if apperance == Appearance.WIN:
        factory = WinFactory()
    elif apperance == Appearance.OSX:
        factory = OSXFactory()
    button = factory.CreateButton()
    mousePointer = factory.CreateMousePointer()
    button.Paint()
    mousePointer.Paint()

if __name__ == '__main__':
    main()

두번째 예제 분석

• 여러 os에서 사용되는 GUI를 구현하려 한다.

  • GUI는 버튼과 마우스포인터로 구성된다. (더 늘어날 수 있다.)

  • 윈도우용 GUI가 있고, 맥용 GUI가 있다. (OS는 더 늘어날 수 있다.)

    class Button:
        @abstractmethod
        def Paint(self):
            pass
    
    class WinButton(Button):
        def Paint(self):
            print ("Render a button in a Windows style")
    
    class OSXButton(Button):
        def Paint(self):
            print ("Render a button in a Mac OSX style")
    
    class MousePointer:
        @abstractmethod
        def Paint(self):
            pass
    
    class WinMousePointer(MousePointer):
        def Paint(self):
            print("Render a mousepointer in a Windows style")
    
    class OSXMousePointer(MousePointer):
        def Paint(self):
            print ("Render a mousepointer in a OSX style")

• 각 OS에 해당하는 팩토리를 정의한다.

    class GUIFactory:
        @abstractmethod
        def CreateButton(self):
            return Button
  
        @abstractmethod
        def CreateMousePointer(self):
            return MousePointer
  
    class WinFactory(GUIFactory):
        def CreateButton(self):
            return WinButton()
        def CreateMousePointer(self):
            return WinMousePointer()
  
    class OSXFactory(GUIFactory):
        def CreateButton(self):
            return OSXButton()
        def CreateMousePointer(self):
            return OSXMousePointer()

• enum을 활용하여 추상 팩토리를 간단하게 선택할 수 있도록 설계한다.

    class Settings:
        @staticmethod
        def Default():
            return Appearance.OSX
  
    class Appearance(enum.Enum):
        WIN = 0
        OSX = 1

• 사용자는 자유롭게 GUI 그룹을 변경할 수 있다.

  def main():
      apperance = Settings.Default()
      if apperance == Appearance.WIN:
          factory = WinFactory()
      elif apperance == Appearance.OSX:
          factory = OSXFactory()
      button = factory.CreateButton()
      mousePointer = factory.CreateMousePointer()
      button.Paint()
      mousePointer.Paint()
  
  if __name__ == '__main__':
      main()

Abstract factory 패턴이란?

• 사용 목적
  • 목적은 동일하지만 개념이 다른 팩토리들을 군으로 묶어 추상 팩토리로 구현하고, 추상 팩토리가 특정 인터페이스를 따른다고 가정하면 객체와 무관하게 시스템을 구현할 수 있게 된다.
  • 다양한 환경에서 동작하는 구조, 추상 팩토리가 추가되더라도 확장성 있는 구조를 설계할 수 있게 된다.
• 잡담.
  • "객체를 생성하는 팩토리가 동일한 인터페이스를 따르며, 따라서 객체와는 별개로 시스템을 설계할 수 있는 패턴"이라고 정의할 수 있을 것 같다.
  • 첫 번째 예제와 두 번재 예제의 차이
    • 첫 번째 예제는 추상 팩토리가 객체의 군집화를 표현하지 못한다.
    • 두 번째 예제가 해당 군집화를 올바르게 표현하고 있다고 생각한다.
  • '파이썬 인 프렉티스' 책에서, 두 번째 예제와 비슷한 코드를 namespace 관련하여 더 파이써닉하게 구성하는 방법을 기술해놓았던 것으로 기억하는데, 어떤 방식인지 다시 살펴봐야 할 듯 하다.