7-денний тестовий період на курсах менторингу | Знижка 500 грн. на 1-ий міс. навчання
Дізнатися більше 
Абстракція є найпотужнішим засобом програмування, який дає змогу створювати великі системи та підтримувати контроль над ними. Навряд чи ми коли-небудь підійшли б хоча б близько до сьогоднішнього рівня програм, якби не були озброєні таким інструментом. Однак як абстракція співвідноситься з об’єктно-орієнтованим програмуванням (ООП)? У цій статті ми розглянемо, що таке абстракція в програмуванні, як вона пов’язана з концепцією ООП, які рівні існують і які приклади використання можна навести.
Абстракція в ООП – це виділення загальних характеристик об’єктів, їхніх властивостей і методів, при ігноруванні деталей реалізації. Цей процес дає змогу створювати простіші моделі складних систем, які містять тільки необхідні елементи для розв’язання задачі. Наприклад, ми можемо створювати моделі комп’ютерів, турбін або людського тіла, без згадки окремих деталей їхньої структури та функціонування.
Абстракція в ООП – приклад того, як можна спростити розуміння складної системи шляхом виокремлення її основних характеристик і визначення інтерфейсів для роботи з цими характеристиками. Вона дає змогу приховати деталі реалізації, що спрощує використання складної системи. Важливо зазначити, що вона не є атрибутом тільки ООП або програмування загалом, її застосовують у багатьох галузях знання, де необхідно створювати спрощені моделі складних систем для розв’язання конкретних завдань.
Абстракція є ключовою концепцією об’єктно-орієнтованого програмування (ООП), що дає змогу спростити складні системи, розділивши їх на більш дрібні частини та приховуючи деталі реалізації. В ООП, абстракція визначається як процес створення нового класу на основі існуючого, який виступає як загальна концепція або шаблон для інших класів.
Наприклад, припустімо, у нас є клас “Користувач” з деталями реалізації, такими як ім’я, електронна пошта та пароль. Якщо ми створимо абстрактний клас “Акаунт”, який успадковує клас “Користувач”, ми зможемо використовувати його як загальний шаблон для створення інших класів, таких як “Адміністратор”, “Гість” тощо.
Рівні абстракції в ООП можуть бути різними, від найконкретніших до найабстрактніших. Наприклад, на найнижчому рівні, ми можемо мати конкретні класи з деталями реалізації, в той час як на найвищому рівні ми можемо мати абстрактні класи та інтерфейси, які представляють загальні концепції без деталей реалізації.
Прикладом абстракції в ООП може слугувати клас “Фігура”. Цей клас не має деталей реалізації, але визначає загальні властивості, такі як площа і периметр, які можуть бути успадковані іншими класами, такими як “Коло” або “Прямокутник”. Таким чином, ми можемо використовувати абстрактний клас “Фігура” як загальний шаблон для створення інших класів.
Таким чином, абстракція є важливою концепцією в ООП, яка дає змогу розділити складні системи на простіші компоненти, узагальнюючи їхні властивості та методи в абстрактні класи та інтерфейси. Це допомагає спростити розробку програмного забезпечення та підвищити його якість і надійність.
В ООП класи та об’єкти є основними формами абстракції. Клас визначає загальні властивості та методи, які можуть бути використані об’єктами цього класу, а об’єкт є конкретною реалізацією класу і містить властивості та методи, визначені в класі. Вона дає змогу створювати об’єкти, які можуть бути використані в різних контекстах, не знаючи всіх деталей їхньої реалізації.
Для створення абстракції в ООП використовуються інтерфейси та абстрактні класи. Інтерфейс визначає тільки сигнатури методів, але не містить реалізації. Абстрактний клас може містити як абстрактні методи, так і реалізації методів, але не може бути інстантований безпосередньо.
Рівні абстракції в програмуванні включають фізичний рівень, рівень реалізації, рівень інтерфейсів і рівень поведінки.
Прикладом використання абстракції в ООП може слугувати створення класу “Фігури”, який визначає загальні властивості та методи для всіх видів фігур (коло, квадрат, трикутник тощо). Цей клас може мати абстрактні методи для обчислення площі та периметра, які мають бути визначені в класах-спадкоємцях для кожного конкретного виду фігур.
Класи та об’єкти як основні форми абстракції в ООП визначають структуру та поведінку об’єктів, а об’єкти представляють конкретні екземпляри класів. Класи визначають властивості (атрибути) і дії (методи), які можуть бути виконані об’єктами цього класу. Інтерфейси та абстрактні класи є ще одним способом створення абстракції в ООП.
Таким чином, використання абстракції в ООП дає змогу створювати гнучкі та розширювані програми, які можуть бути адаптовані до різних ситуацій та умов.
Використання абстракції в ООП має низку переваг, які дають змогу створювати більш ефективні та легко підтримувані програми. Розглянемо деякі з них:
Таким чином, використання абстракції дає змогу створювати більш ефективні та легко підтримувані програми, що є ключовою перевагою ООП.
Далі розглянемо кілька прикладів використання абстракції в ООП.
Припустимо, у нас є клас “Тварина”, який має кілька спадкоємців: “Собака”, “Кішка”, “Корова”, “Кролик” тощо. Кожен спадкоємець має свої унікальні властивості та методи, але всі вони успадковують загальні властивості та методи від класу “Тварина”.
Клас “Тварина” – це абстрактний клас, оскільки ми не створюємо його екземпляри безпосередньо, а використовуємо тільки для створення спадкоємців. Він надає абстракцію для всіх його спадкоємців, об’єднуючи їх під загальною назвою “Тварини”.
Інтерфейс – це абстрактний тип даних, що визначає деякий набір методів, які мають бути реалізовані в класах, що реалізують цей інтерфейс. Інтерфейси використовуються для опису функціональності без визначення конкретної реалізації.
Припустимо, у нас є інтерфейс “Фігура”, який визначає метод “площа”. Класи “Коло”, “Квадрат” і “Прямокутник” можуть реалізувати цей інтерфейс і надавати свою власну реалізацію методу “площа”. Таким чином, ми можемо працювати з об’єктами різних класів, які реалізують інтерфейс “Фігура”, не знаючи конкретних деталей їхньої реалізації.
Методи також можуть бути абстрактними. Абстрактний метод – це метод, який оголошений, але не має реалізації в абстрактному класі. Реалізація цього методу залишається для конкретних спадкоємців.
Припустимо, у нас є абстрактний клас “Фігура”, який має абстрактний метод “периметр”. Класи “Коло”, “Квадрат” і “Прямокутник” успадковують клас “Фігура” і повинні реалізувати метод “периметр” відповідно до їхніх унікальних властивостей і форми.
Усі ці приклади показують, що абстракція допомагає створити більш зрозумілу модель, яка дає змогу уникнути зайвої складності та зменшити рівень деталізації.
Важливо зазначити, що рівні абстракції можуть варіюватися залежно від контексту і завдання. Наприклад, для розроблення гри може бути необхідно створити високорівневі абстракції для ігрових об’єктів, а для розроблення більш низькорівневих систем, таких як драйвери пристроїв, можуть знадобитися більш низькорівневі абстракції.
Хоча абстракція в ООП може бути дуже корисною, вона також може спричинити деякі проблеми. Розглянемо деякі з них:
Загалом, абстракція в ООП є дуже потужним інструментом, однак, важливо розуміти, що вона не є універсальним рішенням для всіх завдань і може призвести до небажаних наслідків, якщо її використання не буде обмеженим і раціонально керованим. Тому, під час використання абстракції, необхідно ретельно планувати та опрацьовувати інтерфейси та рівні абстракції, щоб уникнути можливих проблем, пов’язаних із перевантаженням, неправильною або надлишковою абстракцією, ускладненням коду або недостатньою абстракцією.
Це процес виділення важливих характеристик об'єкта та ігнорування непотрібних деталей. Наприклад, під час роботи з об'єктами в мові програмування можна зосередитися тільки на необхідних властивостях і методах, ігноруючи внутрішню реалізацію.
Це дає змогу спростити складні концепції, поліпшити розуміння коду та керувати його складністю. Вона сприяє підвищенню гнучкості, модульності та перевикористання коду.
Вона допомагає створювати зрозуміліший і підтримуваніший код, прискорює процес розробки, покращує архітектуру програми та полегшує її тестування. Вона також дає змогу програмістам працювати над різними частинами проєкту незалежно один від одного.
У мовах програмування ви можете використовувати абстрактні класи та інтерфейси для створення абстракції. Абстрактні класи надають загальну реалізацію і визначають загальні методи, тоді як інтерфейси визначають набір методів, які мають бути реалізовані класами.
Абстракція та поліморфізм тісно пов'язані. Абстракція дає змогу визначити загальний інтерфейс або абстрактний клас, а поліморфізм дає змогу створювати різні реалізації цього інтерфейсу. Поліморфізм дає змогу використовувати об'єкти різних класів з одним і тим самим інтерфейсом без необхідності знати їхні конкретні типи.
Підвищує ефективність розробки програмного забезпечення, розбиваючи складні системи на простіші компоненти, що спрощує їхнє розуміння, тестування та підтримку. Вона також сприяє повторному використанню коду і прискорює процес розробки.
Напишіть у коментарях, що ще ви хочете знати про абстракцію!