ماذا يمكن ان تفعل البرمجة الكائنية التوجة في البرمجة

تعتبر البرمجة الكائنية التوجه واحدة من الأساليب الشائعة في برمجة الحواسيب، حيث تركز على تنظيم البرامج والأشياء المستخدمة في البرنامج حول مفهوم الكائنات. وهي تهدف إلى تطوير برامج قابلة للتطوير والصيانة بسهولة وتجنب المشاكل التي قد تحدث نتيجة لإدارة الذاكرة بشكل يدوي.

في البرمجة الكائنية التوجه، يتم تمثيل كل شيء في البرنامج على أنه كائن. والكائن هو مثيل محدد من فئة محددة، حيث يمكن أن تحتوي الفئة على بيانات ووظائف. وبهذه الطريقة، يمكن إنشاء كائنات جديدة واستخدام الوظائف الموجودة في الفئة لتعديل هذه الكائنات.

مثال على استخدام البرمجة الكائنية التوجه في لغة البرمجة جافا هو عند إنشاء لعبة السوبر ماريو. يمكن تمثيل اللاعب والأعداء والعوالم المختلفة على أنها كائنات. وبهذه الطريقة، يمكن تحريك اللاعب والأعداء في اللعبة باستخدام الوظائف الموجودة في كائناتهم.

• تسهيل إدارة الذاكرة: حيث يتم التحكم في دورة حياة الكائنات وتخصيص الذاكرة بشكل تلقائي.
• توسيع البرمجيات بسهولة: حيث يمكن إنشاء كائنات جديدة بسهولة وإضافتها إلى البرنامج الحالي دون التأثير على الكود الموجود.
• زيادة إعادة استخدام الكود: حيث يمكن إنشاء فئات ووظائف عامة وإعادة استخدامها في برامج مختلفة.
• تسهيل الاختبار والصيانة: حيث يمكن اختبار وصيانة الكائنات والفئات بشكل منفصل وبدون تأثير على الكود الأساسي.
• تحسين تنظيم البرنامج: حيث يتم تنظيم البرنامج بشكل أفضل من خلال تجزئة الكود إلى فئات ووظائف مختلفة.
• زيادة سرعة التطوير: حيث يمكن تقليل وقت تطوير البرامج من خلال إنشاء كائنات جديدة باستخدام الفئات والوظائف الموجودة.

كيف يمكن الإستفادة من  البرمجة الكائنية التوجة :-

• تطوير برامج أكثر قابلية للتطوير والصيانة: حيث يسمح البرمجة الكائنية التوجه بتطوير برامج يمكن تعديلها وتطويرها بسهولة دون الحاجة إلى إجراء تعديلات كبيرة على الكود الأساسي.
• تحسين جودة البرامج: حيث يمكن استخدام البرمجة الكائنية التوجه لتحسين جودة البرامج عن طريق تنظيم الكود وتجزئته إلى فئات ووظائف مختلفة، وهذا يجعل البرنامج أكثر قابلية للفهم والتعديل.
• زيادة إعادة استخدام الكود: حيث يمكن استخدام الفئات والوظائف الموجودة في البرامج الأخرى وإعادة استخدامها في برامج جديدة.
• تطوير برامج أكثر كفاءة: حيث يمكن استخدام البرمجة الكائنية التوجه لتحسين كفاءة البرامج عن طريق تحديد الكائنات والوظائف التي تحتاج إلى تحسين الأداء وتحسينها.
• تطوير برامج أكثر أمانًا: حيث يمكن استخدام البرمجة الكائنية التوجه لتحسين أمان البرامج عن طريق تحديد الكائنات التي تحتوي على معلومات حساسة وتحديد طرق حمايتها.

البرمجة الكائنية التوجه واحدة من أهم المفاهيم في البرمجة الحديثة، وهي تهدف إلى تنظيم البرامج على أساس الكائنات والعلاقات بينها بدلاً من العمليات البرمجية التقليدية.

يعني ذلك أنها تتيح للمبرمج إنشاء كائنات تمثل مفاهيم في الحياة الواقعية وتتفاعل مع بعضها البعض، بدلاً من إنشاء مجموعة من العمليات المنفصلة والمتسلسلة.

من خلال استخدام البرمجة الكائنية التوجه، يمكن للمبرمج بناء تطبيقات معقدة وقوية ومرنة، وتحسين إعادة استخدام الشفرة، وتقليل أخطاء البرمجة.

ومثال على ذلك هو إنشاء برنامج لإدارة المكتبة باستخدام البرمجة الكائنية التوجه، حيث يمكن للمستخدم إنشاء كائنات تمثل الكتب والمؤلفين والعملاء، وتحديد العلاقات بينها، والقيام بعمليات مثل إضافة كتاب جديد أو استعارة كتاب معين.

وبالنسبة لاستفادتك من البرمجة الكائنية التوجه، فهي تساعدك على تحسين مهارات البرمجة الخاصة بك وتعلم الأساليب الحديثة في بناء التطبيقات، كما أنها تساعدك على تطوير تطبيقات أكثر قوة ومرونة وسهولة الصيانة وإعادة الاستخدام، مما يوفر الوقت والجهد في عملية التطوير.

مثال تطبيقي بالكود على البرمجة الكائنية OOP

يمكن استخدام البرمجة الكائنية التوجه في جافاسكريبت، ولنفترض أننا نريد إنشاء برنامج لإدارة العملاء باستخدام هذه النهج.

في البداية، يجب علينا إنشاء صنف (Class) لتمثيل العملاء، ويمكننا تحديد خصائص العميل مثل الاسم والبريد الإلكتروني والعمر وغيرها، كما يمكننا تحديد وظائف (Methods) لهذا الصنف، على سبيل المثال لإضافة عميل جديد أو حذف عميل موجود.

class Customer {
  constructor(name, email, age) {
    this.name = name;
    this.email = email;
    this.age = age;
  }

  addCustomer() {
    // أضف كود لإضافة العميل
  }

  deleteCustomer() {
    // أضف كود لحذف العميل
  }
}

ثم يمكن إنشاء كائنات للعملاء باستخدام هذا الصنف، على سبيل المثال:

let customer1 = new Customer("Ahmed", "ahmed@example.com", 30);
let customer2 = new Customer("Fatima", "fatima@example.com", 25);

ويمكننا الآن القيام بالعديد من العمليات مع هذه الكائنات، مثل إضافة عميل جديد باستخدام الدالة addCustomer() أو حذف عميل موجود باستخدام الدالة deleteCustomer(). كما يمكننا استخدام الخصائص الموجودة في الكائنات، مثل الاسم والعمر والبريد الإلكتروني، في أي جزء من البرنامج الذي نريد.

// إضافة عميل جديد
customer1.addCustomer();

// حذف عميل موجود
customer2.deleteCustomer();

// الوصول إلى خصائص العملاء
console.log(customer1.name);
console.log(customer2.email);

وبذلك يمكنك استخدام البرمجة الكائنية التوجه في جافاسكريبت لإنشاء برامج متطورة وسهلة الصيانة وقابلة لإعادة الاستخدام.

تم شرح البرمجة كائنية التوجه بشكل جيد في التعليقات السابقة ولكن سأحاول شرح المميزات التي تقدمها بشكل أكثر تفصيلاً

وإليك نظرة على بعض فوائد ال OOP:

الوحدة لتسهيل عمليات إصلاح الأخطاء

عند العمل مع لغات برمجة الكائنات، يمكنك معرفة بالضبط مكان الخطأ عندما يحدث شيء ما. "أوه، تعطلت سيارة الكائن؟ يجب أن يكون المشكلة في فئة السيارة!" لا تحتاج إلى الذهاب سطرًا بسطر عبر كل رمزك.

هذا هو جمال التجزئة. الكائنات مستقلة ذاتيًا، ويقوم كل جزء من الوظائف بعمله الخاص بينما يترك الأجزاء الأخرى وحدها. كما أن هذه الوحدة تسمح لفريق تقني بالعمل على عدة كائنات في وقت واحد مع تقليل فرصة تكرار وظيفة شخص ما.

إعادة استخدام الرمز من خلال التوريث

لنفترض أنه بالإضافة إلى كائن السيارة الخاص بك، يحتاج زميل واحد إلى كائن RaceCar، ويحتاج آخر إلى كائن Limousine. يقوم الجميع ببناء كائناتهم بشكل منفصل ولكن يكتشفون وجود مشتركات بينها. في الواقع، كل كائن هو نوع مختلف من السيارة. هنا يوفر تقنية التوريث الوقت: يتم إنشاء فئة عامة (Car)، ثم يتم تعريف الفئات الفرعية (RaceCar وLimousine) التي ترث خصائص الفئة العامة.

بالطبع، لا يزال لدى Limousine و RaceCar سماتهما ووظائفهما الفريدة. إذا كان يحتاج كائن RaceCar إلى طريقة لـ "fireAfterBurners" ويتطلب كائن Limousine سائقًا خاصًا به، يمكن لكل فئة تنفيذ وظائف منفصلة فقط لنفسها. ومع ذلك، بسبب توريث كلا الفئتين لجوانب رئيسية من فئة Car، مثل الطريقة "drive" أو "fillUpGas"، يمكن لفئات التوريث الخاصة بك ببساطة إعادة استخدام الرمز الموجود بالفعل بدلاً من كتابة هذه الوظائف من جديد.

ماذا لو أردت إجراء تغيير على كل كائنات السيارات، بغض النظر عن النوع؟ هذا هو مزيد آخر من النهج المتبع في برمجة الكائنات. تقوم بإجراء تغيير على فئة السيارة الخاصة بك، وسيتم توريث الرمز الجديد إلى جميع كائنات السيارات ببساطة.

المرونة من خلال التعددية الشكلية

من خلال هذا المثال، الآن تحتاج فقط إلى عدد قليل من السائقين أو الوظائف مثل "driveCar"، "driveRaceCar" و "DriveLimousine". يشترك سائقو السيارات السباق في بعض الصفات مع سائقي الليموزين، ولكن الأمور الأخرى مثل RaceHelmets و BeverageSponsorships فريدة.

هنا يأتي دور التعددية الشكلية في برمجة الكائنات. لأن الوظيفة الواحدة قادرة على التكيف مع أي فئة يتم وضعها فيها، يمكنك إنشاء وظيفة واحدة في فئة السيارة الأم تسمى "drive" - ليس "driveCar" أو "driveRaceCar"، بل مجرد "drive". ستعمل هذه الوظيفة الواحدة مع RaceCarDriver وLimousineDriver وهكذا. في الواقع، يمكنك حتى القيام بـ "raceCar.drive(myRaceCarDriver)" أو "limo.drive(myChauffeur)".

حل المشكلات بشكل فعال

يتجنب العديد من الأشخاص تعلم برمجة الكائنات لأنه يبدو أكثر صعوبة من الترميز بالطريقة الأسفلت. ولكن عندما تأخذ الوقت لاحتراف برمجة الكائنات، ستجد أنها النهج الأسهل والأكثر بديهية لتطوير المشاريع الكبيرة.

تتمحور برمجة الكائنات في النهاية حول أخذ مشكلة كبيرة وتقسيمها إلى أجزاء يمكن حلها. لكل مشكلة صغيرة، تقوم بكتابة فئة تفعل ما تحتاجه. ثم - الأفضل من ذلك - يمكنك إعادة استخدام تلك الفئات، مما يجعل من السهل حتى حل المشكلة التالية.

وليس هذا يعني أن برمجة الكائنات هي الطريقة الوحيدة لكتابة البرامج. ولكن هناك سبب وجيه لأن لغات مثل C ++ و C # و Java هي الخيارات الأساسية لتطوير البرامج الجادة.

البرمجة الكائنية التوجه (Object-Oriented Programming) هي نهج برمجي يقوم بتركيز البرمجة حول الكائنات (Objects) والتي يمكن أن تتضمن بيانات (Attributes) وسلوك (Behavior) يمكن للبرنامج استخدامها. وهذا يسمح للمبرمجين بتنظيم برامجهم بشكل أفضل وجعلها أكثر كفاءة وسهولة في الصيانة. تستخدم البرمجة الكائنية التوجه أسلوب الكلاسات (Classes) والكائنات (Objects) ونحوها لتحويل البرنامج إلى كائنات وأن يتم التحكم بهذه الكائنات بشكل تفصيلي. 

ويمكن أن يكون للبرمجة الكائنية التوجه العديد من المزايا بما في ذلك:

• القدرة على تنظيم البرنامج بشكل أفضل
• القدرة على إعادة استخدام الكود بشكل أفضل
• القدرة على الاختبار بشكل أسهل
• القدرة على تقليل الأخطاء وزيادة الكفاءة

والآن سوف نتحدث عن كيفية استخدام هذا المفهوم في لغة برمجة بايثون (Python) ويفضل أن تتعلم بها البرمجة الكائنية التوجه لأنها من اللغات سهلة التعلم، حيث يمكن تعريف الكلاسات باستخدام الكلمة المفتاحية "class" ويمكن استخدامها لإنشاء كائنات فيما بعد. وفيما يلي مثال بسيط على كيفية استخدام البرمجة الكائنية التوجه في Python:

class Person:
      # تهيئة الفئة
  def __init__(self, name, age):
    self.name = name
    self.age = age

  # هذه الطريقة ستطبع اسم الشخص وعمره
  def print_info(self):
    print("Name:", self.name)
    print("Age:", self.age)

# يتم إنشاء كائن Person جديد أسمه "جون" عمره 25 عامًا
moo = Person("mohammed", 25)

# يتم استدعاء طريقة "print_info" على الكائن "moo"
moo.print_info()

في هذا المثال، تم تعريف الكلاس "Person" وتم إنشاء اثنين من البيانات الأساسية للشخص، وهي "name" و "age". وفيما بعد تم إنشاء الأسلوب "print_info" وهو يقوم بطباعة الأسم والعمر بطريقة جزئية. تم إنشاء شخص جديد باستخدام "Person"، واسمه "John"، ويبلغ من العمر 25 سنة. ثم تم استدعاء طريقة "print_info" على الكائن "moo" الذي تم إنشاؤه.

بالإضافة إلى المثال أعلاه، يمكن استخدام البرمجة الكائنية التوجه في Python في العديد من التطبيقات الأخرى.

ممارستها بشكل فعال تشجع على تطبيق مجموعة من الممارسات الهامة التي تحقق انخفاض مستوى التعقيد والارتباط بين الفئات. الأمر الذي يشجع على تعزيز إعادة الاستخدام وتعزيز الصيانة والتوسع. إليك بعض الأمثلة:

1. تقسيم البرنامج إلى وحدات صغيرة ومستقلة تسمى الكائنات، وذلك لتسهيل فهم البرنامج وإدارته وتغييره.
2. استخدام تقنيات التصميم المختلفة مثل Design Patterns وSOLID principles وغيرها لتحقيق الاستدامة والتوسع في الكود.
3. استخدام الواجهات (Interfaces) والتي تعمل على توحيد طريقة الاتصال بين الكائنات، مما يجعل تغيير الطريقة المستخدمة في التواصل بين الكائنات أمراً سهلاً وآمناً.
4. التأكد من عدم وجود أي ارتباطات صريحة بين الكائنات، حيث ينبغي أن تعمل الكائنات بشكل مستقل وفقًا لوظائفها المحددة.
5. تسهيل إجراء الاختبارات الوظيفية واختبارات الوحدة اللازمة لضمان الحفاظ على جودة البرمجيات والتأكد من عدم حدوث أخطاء أثناء تطويرها.
6. تسهل عملية توثيق البرمجيات بطريقة واضحة ودقيقة واستخدام التعليقات لشرح وظيفة الأساليب والتوضيح عن الطرق المستخدمة في التطوير.
7. تسهل تطبيق معايير الأمان اللازمة لحماية البرنامج من الاختراق والاستغلال.

ومما سبق يمكن استخلاص مجموعة من معايير جودة البرمجيات التي نجدها في التطبيقات التي تعتمد هذا النهج، فمثلا نجدها تستوفي كلا من:

• قابلية التوسع scalability: وهي قدرة البرنامج على التعامل مع تغييرات في المتطلبات بدون تأثير سلبي على بقية البرنامج. وذلك بسبب اعتماد البرمجة الكائنية التوجه على تقسيم البرنامج إلى عدة كائنات مستقلة تتفاعل مع بعضها البعض لتنفيذ المهام المطلوبة. على سبيل المثال، إذا أردنا إضافة ميزة جديدة إلى برنامج يستخدم البرمجة الكائنية التوجه، يمكننا إضافة كائن جديد وتطويره دون تأثير على بقية الكائنات الموجودة في البرنامج. هذا بجانب أنه يمكن تغيير متغيرات الكائنات وتوابعها دون تأثير على بقية البرنامج.
• القابلية لإعادة الاستخدام usability: اذ يمكن استخدام الكائنات في مختلف أنحاء التطبيق دون الحاجة لإعادة كتابة الكود.
• قابلية الصيانة maintainability: اذ يمكن تعديل خصائص الكائنات وإضافة وظائف إليها دون التأثير على الكود.

وغيرها الكثير..