[Python] Metaclass: type, __init_subclass__
정의
Metaclass는 “클래스의 클래스”다. 일반 클래스가 인스턴스의 행동을 결정하듯, metaclass는 클래스 자체의 행동(생성, 속성, 메서드 추가)을 결정한다. 모든 클래스의 기본 metaclass는 type.
class C: pass
print(type(C)) # <class 'type'>
print(type(C())) # <class 'C'>
print(type(type)) # <class 'type'> (type의 type은 자기자신)“Metaclasses are deeper magic than 99% of users should ever worry about.” - Tim Peters
대부분 __init_subclass__나 클래스 데코레이터로 해결 가능하다. metaclass는 정말 필요할 때만.
type 활용 (간단)
type(name, bases, namespace)로 클래스를 동적 생성한다.
D = type("D", (), {"x": 1, "greet": lambda self: "hi"})
d = D()
print(d.x, d.greet()) # 1 hi
# 다음과 동등
class D:
x = 1
def greet(self): return "hi"metaclass 정의
type을 상속해 metaclass 클래스를 만들고, 클래스 선언 시 metaclass= 인자로 지정.
class Logged(type):
def __new__(mcs, name, bases, namespace):
print(f"creating class {name}")
return super().__new__(mcs, name, bases, namespace)
class User(metaclass=Logged): # 클래스 생성 시 출력
pass
class Admin(User): # 출력
passLogged.__new__는 클래스가 만들어질 때 한 번 호출. 클래스 데코레이터와 비슷하지만 서브클래스에도 자동 전파된다는 차이.
init_subclass (PEP 487, 3.6+)
대부분의 metaclass 용도는 __init_subclass__로 대체 가능. 더 간단하고 일반인 친화적.
class Plugin:
registry = {}
def __init_subclass__(cls, **kwargs):
super().__init_subclass__(**kwargs)
Plugin.registry[cls.__name__] = cls
class AuthPlugin(Plugin): pass
class CachePlugin(Plugin): pass
print(Plugin.registry)
# {'AuthPlugin': <class 'AuthPlugin'>, 'CachePlugin': <class 'CachePlugin'>}서브클래스가 정의될 때마다 부모의 __init_subclass__가 호출된다. 자동 등록, 인터페이스 검사, 클래스 변환 등 대부분의 metaclass 패턴을 커버.
실제 metaclass 사용 사례
1. ABCMeta (abc.ABC 내부)
from abc import ABCMeta, abstractmethod
class Shape(metaclass=ABCMeta):
@abstractmethod
def area(self): ...@abstractmethod 검사와 가상 서브클래스 등록 메커니즘이 ABCMeta에 구현되어 있다.
2. Django Model
class User(models.Model):
name = models.CharField()
email = models.EmailField()models.Model의 metaclass(ModelBase)가 클래스 본문을 스캔해 필드 메타데이터 수집, manager 생성, SQL 컬럼 매핑.
3. Singleton
class Singleton(type):
_instances = {}
def __call__(cls, *args, **kwargs):
if cls not in cls._instances:
cls._instances[cls] = super().__call__(*args, **kwargs)
return cls._instances[cls]
class Config(metaclass=Singleton):
pass
a, b = Config(), Config()
print(a is b) # Truemetaclass의 __call__은 클래스 호출(Config(...)) 자체를 가로챔. __new__나 모듈 변수보다 더 정교한 제어.
4. Enum
enum.Enum의 metaclass EnumMeta가 클래스 본문의 모든 클래스 속성을 멤버로 변환하고, 인스턴스화를 막고, 이름·값 룩업을 구축.
metaclass 메서드의 호출 시점
class Meta(type):
def __init_subclass__(mcs, **kwargs):
# metaclass의 서브클래스가 정의될 때
super().__init_subclass__(**kwargs)
def __new__(mcs, name, bases, namespace, **kwargs):
# 클래스 객체 생성 (가장 먼저)
return super().__new__(mcs, name, bases, namespace)
def __init__(cls, name, bases, namespace, **kwargs):
# 클래스 객체 초기화 (__new__ 다음)
super().__init__(name, bases, namespace)
def __call__(cls, *args, **kwargs):
# 클래스를 호출해 인스턴스 만들 때 (Cls(...))
instance = super().__call__(*args, **kwargs)
return instancemetaclass 충돌
다중 상속 시 metaclass가 호환되지 않으면 TypeError.
class M1(type): pass
class M2(type): pass
class A(metaclass=M1): pass
class B(metaclass=M2): pass
class C(A, B): pass
# TypeError: metaclass conflict해결: 두 metaclass를 묶는 새 metaclass 정의.
class CombinedMeta(M1, M2): pass
class C(A, B, metaclass=CombinedMeta): pass키워드 인수로 metaclass에 데이터 전달
PEP 487 이후 class C(Base, key=value) 키워드 인수는 __init_subclass__와 metaclass에 전달.
class Registered:
def __init_subclass__(cls, *, prefix, **kwargs):
super().__init_subclass__(**kwargs)
cls.prefix = prefix
class Item(Registered, prefix="item:"):
pass
print(Item.prefix) # 'item:'디버깅 팁
- 클래스 출력 시 metaclass 보임:
class C(metaclass=MyMeta):→MyMeta.__repr__호출 가능 inspect.getmro()로 MRO 확인- 신비한 동작은 metaclass / init_subclass / 데코레이터 / Mixin 어디에서나 올 수 있음.
__class__.__mro__추적
언제 쓰면 안 되는가
- 단순 데이터 클래스 →
@dataclass - 추상 메서드 강제 →
abc.ABC - 서브클래스 등록 →
__init_subclass__ - 클래스 속성 변환 → 클래스 데코레이터
- Singleton → 모듈 변수, 함수, 또는
__new__
대부분 metaclass 없이 해결된다. 라이브러리 제작자가 사용자의 클래스 선언 문법을 마법처럼 변환할 때(ORM, 직렬화, DSL) 진가.
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