Co to jest abstrakcja w programowaniu?
Abstrakcja w programowaniu to sposób na rozbicie problemu na mniejsze, bardziej czytelne kawałki. To może sprawić, że twój program będzie bardziej czytelny i bardziej zwięzły. Jest to również świetny sposób na zorganizowanie swojego kodu. W tym artykule omówimy abstrakcję danych, abstrakcję interfejsów, typowe klasy i funkcje API. Dowiesz się jak używać tych pojęć do rozwiązywania problemów i tworzenia bardziej zrozumiałych programów. Mam nadzieję, że ten artykuł odpowie na niektóre z Twoich pytań dotyczących abstrakcji.
Abstrakcja danych
Pojęcie abstrakcji danych jest powszechną techniką stosowaną przez programistów i inżynierów oprogramowania w celu ukrycia lub uproszczenia niepotrzebnych szczegółów dla użytkownika. Na przykład na pilocie telewizyjnym użytkownik może kliknąć przycisk głośności lub zasilania, ale nie to, jak wygląda rzeczywisty ekran. Ten rodzaj abstrakcji danych nazywany jest programowaniem obiektowym i służy do ułatwienia korzystania z oprogramowania. Pomaga również w tworzeniu programów, które mogą być łatwo modyfikowane i ponownie wykorzystywane.
Ewolucja abstrakcji obejmowała różne formy, w tym low-code. Low-code jest kolejnym logicznym krokiem, ale nie jest to koniec drogi. Abstrakcja danych pozwala programistom skupić się na innych kwestiach, w tym na logice biznesowej stojącej za programem. Jednak programiści powinni uważać, aby upewnić się, że abstrakcje, których używają, są odpowiednie dla ich wymagań. Ponadto ważne jest, aby przy tworzeniu aplikacji programistycznych brać pod uwagę potrzeby klienta. Korzyści wynikające z zastosowania low-code są liczne.
Przykładem aplikacji zorientowanej obiektowo jest barłóg. Aby stworzyć system, który jest wystarczająco elastyczny, aby karmić swoje zwierzęta, dane muszą być zorganizowane w różne kategorie. Pozwala to na większą elastyczność podczas karmienia zwierząt. Na przykład, zamiast kodować typy żywności, program może zaimplementować klasę z wieloma instancjami świń i krów. Implementując klasę z wieloma instancjami danego typu, programiści mogą uniknąć kodowania i utrzymywania zduplikowanego kodu.
Abstrakcja danych jest ważną koncepcją programowania obiektowego w C++. Abstrakcja jest ważną techniką programowania, która pozwala programistom dostarczać światu zewnętrznemu tylko istotne informacje. Jest to podobne do koncepcji ukrywania szczegółów tła. Człowiek prowadzący samochód nie ma pełnego zrozumienia wewnętrznych mechanizmów samochodu. Jest świadomy, jak operować pedałem gazu, nie wiedząc, jak on działa. Programista komputerowy powinien być w stanie zrobić to samo.
Abstrakcja jest dobrą praktyką w modelowaniu danych, szczególnie jeśli piszesz duże programy. Pozwala skupić się na ważniejszych aspektach problemu i kodu, nie martwiąc się o szczegóły. Abstrakcja jest często używana w C ++ do tworzenia klas i interfejsów. Te klasy abstrakcyjne nie mogą tworzyć własnych obiektów; zamiast tego dziedziczą je z innej klasy. Ponadto metody abstrakcyjne nie mają ciała; są one dostarczane przez podklasę.
Abstrakcja interfejsu
Interfejs jest specyfikacją metody abstrakcyjnej. Implementacja interfejsu musi określać ciało metody. W wielu językach programowania istnieje kilka rodzajów abstrakcji. Na przykład, klasa abstrakcyjna może mieć mieszankę zdefiniowanych i abstrakcyjnych metod. Interfejs, dla odmiany, określa tylko metody abstrakcyjne. Implementacja interfejsu musi być określona przez klasę. Ponieważ nie ma on konkretnych metod, może mieć dowolną liczbę metod abstrakcyjnych.
Choć interfejs nie jest dokładną implementacją klasy, może osiągnąć te same funkcjonalności, co klasa abstrakcyjna. Pomaga również poprawić standardy kodowania, zachęcić do polimorfizmu i rozluźnić kod. Często ściśle sprzężony kod wynika z modułów wysokiego poziomu polegających na modułach niskiego poziomu. Dodatkowo, interfejs może pomóc wspierać wstrzykiwanie zależności, co ułatwia wyśmiewanie klas pochodnych. W tym artykule poznamy niektóre korzyści wynikające z używania interfejsów w programowaniu.
Korzyści płynące z używania interfejsu w stosunku do implementacji są liczne. Projektując złożony program, musisz zastanowić się, jak chcesz, aby kod się zachowywał. Podczas tworzenia interfejsu upewnij się, że definiujesz wszystkie metody w klasie abstrakcyjnej. Pomoże ci to stworzyć bardziej elastyczny interfejs. Pamiętaj również, aby używać atrybutu „class”, gdy tylko jest to możliwe, aby twój kod działał z każdą biblioteką, z której korzystasz. Jest to lepszy wybór niż używanie implementacji, jeśli musisz uniknąć konieczności implementacji konkretnej metody.
Używanie interfejsów jest kluczowe podczas projektowania dużych systemów. Dobry interfejs ułatwia projektowanie i implementację programu. Dobry interfejs jest szczególnie pomocny, gdy pracujesz w zespole. Doskonały interfejs pomoże również utrzymać ogólny rozmiar kodu pod kontrolą. Jednak im bardziej złożony jest twój system, tym bardziej musisz używać interfejsów, aby działał. Korzystanie z interfejsów jest niezbędne, gdy próbujesz w pełni wykorzystać możliwości programowania.
Interfejs jest schematem obiektu. Nie posiada on żadnej implementacji metod; jest to jedynie specyfikacja funkcjonalności. Na przykład silnik samochodowy może mieć wiele różnych sposobów wykonywania tej samej rzeczy. Twórca silnika samochodu może zdefiniować wszystkie te funkcje w interfejsie. Podobnie, interfejs może mieć właściwości i metody. Jeśli interfejs jest prawidłowo zaimplementowany, powinien mieć zmienne końcowe. Klasa, która implementuje interfejs, jest podklasą klasy głównej.
Typeclasses
W programowaniu komputerowym typeclasses to interfejsy, które nie są dołączone do obiektu. Są one również znane jako cechy lub generyczne. Polimorfizm parametryczny, lub polimorfizm parametryczny, łączy funkcje o różnych sygnaturach typów. Na przykład, klasa typu zawierająca funkcję o nazwie getIndex wyśle różne implementacje w oparciu o argumenty runtime. Jednak wszystkie te implementacje będą działać w ten sam sposób, a programista nigdy nie będzie zdezorientowany przez różne nazwy.
Abstrakcje są zaprojektowane tak, aby ukryć szczegóły implementacji danej operacji. Najlepsze abstrakcje nie uświadamiają użytkownikowi, że jest to abstrakcja. Użytkownik nie będzie wiedział, jak zaimplementować dodawanie, na przykład. Bardziej przydatne jest dla nich wiedzieć, że jest to funkcja i nie być świadomym, że ma tajny mechanizm lub inżynierię. Abstrakcja ukryje szczegóły i sprawi, że użytkownik skupi się na głównej idei.
W F* klasy typów są definiowane przez metaprogram przestrzeni użytkownika zwany Meta-F*. Klasy typów są bardzo elastyczne i potężne, ale w przeciwieństwie do interfejsów, są mniej dojrzałe. Na przykład, niektóre typy mogą wymagać implementacji kodowania, ale większość implementacji biblioteki standardowej F* nie używa klas typów. Klasy typów zostały zaprojektowane przez Guido Martineza.
Na przykład, klasa typu o nazwie Ord jest użyteczną abstrakcją do porównywania dwóch typów. Przyjmuje dwa typy i zwraca Boolean. Może być użyta do porównywania ciągów, liczb i wielu innych typów. Jej użycie jest bardzo elastyczne i jest ważnym narzędziem w programowaniu. Możesz używać typeclasses w wielu językach programowania. Możesz nawet użyć ich do stworzenia frameworka, który pozwoli Ci stworzyć złożone oprogramowanie.
Funkcje API
Użycie funkcji i klas API w programowaniu pozwala na łatwe ponowne wykorzystanie oprogramowania. Tego typu abstrakcje mają kilka zalet, ale ukrywają też niepotrzebne szczegóły. W związku z tym programiści powinni uważać, aby abstrakcje nie były zbyt ogólne. Powinni zawsze rozumieć szczegóły, które ukrywają abstrakcje, i wiedzieć, jak właściwie ich używać. Na przykład, abstrakcje są użyteczne, ale mogą być również niebezpieczne. Aby tego uniknąć, programiści powinni zawsze brać pod uwagę złożoność abstrakcji i unikać wprowadzania do nich zmian, o ile nie są one absolutnie konieczne.
Abstrakcje są używane do tworzenia bardziej elastycznej reprezentacji koncepcji, programu lub systemu. Na przykład, użytkownik może użyć API do tworzenia etykiet dla paczek wysyłkowych. Programista mógłby następnie przechowywać nazwę i adres odbiorcy w tych etykietach. Następnie interfejs API zostałby użyty do modyfikacji tych etykiet. Po utworzeniu tych etykiet można by je wykorzystać do kontrolowania zachowania systemu. Jednak API są użyteczne tylko wtedy, gdy są zaimplementowane.
Abstrakcje pozwalają użytkownikom tworzyć proste interfejsy i działania bez znajomości wewnętrznego działania programu. Na przykład, API pozwala użytkownikowi obsługiwać samochód bez znajomości szczegółów silnika. Interfejsy API pozwalają również użytkownikowi końcowemu na dostęp do funkcji aplikacji bez możliwości zrozumienia szczegółów implementacji. Użytkownik jest świadomy tego, co robi aplikacja tylko wtedy, gdy jej używa. Ten rodzaj abstrakcji jest niezbędnym elementem rozwoju oprogramowania, który ułatwia programistom tworzenie aplikacji.
An API składa się z dwóch części: specyfikacji i interfejsu. Specyfikacja API opisuje wymianę danych między dwoma programami i zawiera format żądania i zwracania danych. Interfejs API jest napisany do specyfikacji API i w jakiś sposób opublikowany. Oprogramowanie, które chce korzystać z interfejsu API, mówi się, że „wywołuje” lub publikuje interfejs API. Oprogramowanie, które implementuje API, tworzy web API i wywołuje je. Web API jest również formą API i służy kilku celom.