مقدمه مفهومی درباره واژه انتزاع (Abstraction) به معنای ارائه یک نمای کلی از یک سیستم یا شیء بدون تمرکز بر جزئیات پیاده سازی آن است. این مفهوم به کاربر اجازه می دهد تا با پیچیدگی های درونی سیستم درگیر نشود و صرفاً با لایه های بالاتر و قابل فهم تر کار کند. در فناوری اطلاعات، abstraction راهکاری برای ساده سازی، افزایش انعطاف پذیری و تسهیل نگهداری سیستم ها به شمار می رود.
کاربرد واژه در برنامه نویسی یا زیرشاخه های فناوری اطلاعات در برنامه نویسی شی گرا، abstraction به طراحی کلاس هایی اشاره دارد که فقط رفتار و ویژگی های اساسی را تعریف می کنند، در حالی که جزئیات اجرای آن ها به کلاس های زیرمجموعه یا پیاده ساز سپرده می شود. در معماری نرم افزار، abstraction موجب جداسازی سطوح مختلف سیستم مانند لایه رابط کاربر، منطق تجاری و دسترسی به داده ها می شود. در طراحی رابط های کاربری، abstraction به ایجاد واسط هایی ساده و قابل تعامل برای کاربران اشاره دارد.
مثال های واقعی و کاربردی در پروژه های IT در یک سیستم بانکی، کاربران فقط با فرم های انتقال وجه یا بررسی موجودی مواجه هستند، در حالی که تمام منطق پیچیده پردازش تراکنش، بررسی موجودی، ارسال پیامک و ثبت لاگ، در لایه های زیرین پنهان شده است. این نمونه ای از abstraction در سطح سیستم است. همچنین، در طراحی APIها نیز abstraction نقش دارد؛ کاربر فقط با متدهایی مانند `getUser()` یا `submitOrder()` کار می کند و از منطق پشت آن بی اطلاع است.
نقش واژه در توسعه نرم افزار یا معماری سیستم ها انتزاع نقش کلیدی در طراحی نرم افزار ایفا می کند. استفاده از سطوح مختلف abstraction، مانند Interfaceها یا کلاس های abstract، توسعه دهندگان را قادر می سازد تا کدهایی قابل توسعه و مقیاس پذیر بنویسند. همچنین در معماری سیستم های توزیع شده، abstraction کمک می کند تا پیچیدگی های شبکه، هماهنگ سازی و ذخیره سازی پنهان شود. این مفهوم در طراحی APIهای RESTful، SDKها و ابزارهای مدیریت پیکربندی نیز بسیار کاربرد دارد.
شروع استفاده از این واژه در تاریخچه فناوری و تکامل آن مفهوم abstraction از ریاضیات و منطق وارد علوم کامپیوتر شد و با ظهور زبان های سطح بالا در دهه ۱۹۶۰، به ویژه ALGOL و بعدها C و Java، به یکی از ارکان اصلی طراحی تبدیل شد. از آن زمان تا امروز، abstraction پایه و اساس طراحی زبان های برنامه نویسی مدرن، چارچوب ها، و حتی معماری های کلان سیستم ها محسوب می شود. رشد مدل سازی مفهومی و ابزارهای CASE نیز بر پایه abstraction بنا شده اند.
تفکیک آن از واژگان مشابه Abstraction با مفاهیمی نظیر encapsulation، modularity و polymorphism تفاوت دارد. Abstraction بر پنهان سازی پیچیدگی ها و نمایش یک دید ساده تمرکز دارد، در حالی که encapsulation بر مخفی سازی داده ها و پیاده سازی داخلی در یک واحد مستقل (کلاس) تاکید می کند. modularity ساختار کلی سیستم را تقسیم بندی می کند و polymorphism امکان استفاده از یک رابط واحد برای انواع مختلف رفتار را فراهم می سازد.
شیوه پیاده سازی واژه در زبان های برنامه نویسی مختلف در Java، استفاده از interface یا کلاس abstract برای پیاده سازی abstraction رایج است. در C++ نیز استفاده از کلاس های پایه با متدهای مجازی خالص متداول است. در Python، با استفاده از ماژول `abc` می توان abstraction را پیاده کرد. زبان های مدرنی مانند Kotlin و TypeScript نیز abstraction را با ساختارهای رسمی پشتیبانی می کنند. در JavaScript، اگرچه abstraction به شکل رسمی وجود ندارد، اما از طریق الگوهای طراحی مانند Constructor Function و Module Pattern پیاده سازی می شود.
نقش واژه در طراحی مدرن مانند DevOps، Microservices، AI و غیره در DevOps، abstraction در ابزارهایی مانند Terraform یا Ansible به صورت تعریف منابع زیرساخت در قالب کد نمایان می شود. در معماری Microservices، abstraction به جداسازی رابط سرویس ها از منطق داخلی هر سرویس کمک می کند. در حوزه AI، abstraction به طراحی مدل هایی کمک می کند که بتوانند با داده های پیچیده بدون نیاز به شناخت کامل از ساختار داخلی آن ها کار کنند، مانند استفاده از لایه های dense یا attention در شبکه های عصبی.
چالش ها یا سوءبرداشت های رایج در مورد آن بسیاری از برنامه نویسان تازه کار abstraction را با encapsulation اشتباه می گیرند یا آن را نادیده می گیرند، که می تواند منجر به کدهای پیچیده، تکراری و غیرقابل توسعه شود. همچنین در برخی موارد abstraction بیش ازحد می تواند باعث دشواری در درک کد و کاهش عملکرد شود. تعادل میان سطح مناسب abstraction و جزئیات قابل مشاهده، یک هنر در طراحی سیستم ها محسوب می شود.
نتیجه گیری کاربردی برای استفاده در متون تخصصی و آموزشی Abstraction یک ابزار قدرتمند برای ساده سازی، طراحی تمیز و توسعه پذیر نرم افزار است. در آموزش برنامه نویسی و طراحی سیستم ها، تاکید بر درک این مفهوم برای درک ساختار صحیح سیستم، تولید کدهای تمیز، و توسعه معماری های پایدار، ضروری است. بهره گیری هوشمندانه از abstraction، یکی از نشانه های طراحی حرفه ای در پروژه های نرم افزاری است.
