تصميم كائني التوجه

التصميم كائني التوجه (بالإنجليزية: Object-oriented design)‏ هو عملية تخطيط نظام خاص بالكائنات المتفاعلة بغرض حل مشكلة برمجية. بمكن التعبير عنها أنها عبارة عن نهج واحد لتصميم البرمجيات .

نظرة عامة

يحتوي الكائن على بيانات وإجراءات مغلفة مجمعة معًا لتمثيل كيان. «واجهة الكائن» تعرّف كيفية التعامل مع الكائن. يتم وصف برنامج ما كائني التوجه بتفاعل هذه الكائنات. التصميم الموجه للكائنات هو نظام تعريف الكائنات وتفاعلاتها لحل مشكلة تم تحديدها وتوثيقها أثناء التحليل الموجه للكائنات.

ما يلي هو وصف للمجموعة الفرعية المبنية على الأصناف للتصميم الموجه للكائنات، والتي لا تتضمن المناهج القائمة على النموذج الأولي للكائن حيث لا يتم الحصول على الكائنات عادةً عن طريق إنشاء مثيل للأصناف ولكن عن طريق استنساخ كائنات أخرى (نموذج أولي). التصميم الموجه للكائنات هو طريقة للتصميم تشمل عملية التحلل الموجه للكائنات وتدوينًا لتصوير النماذج المنطقية والفيزيائية وكذلك النماذج الديناميكية للنظام تحت التصميم.

موضوعات التصميم كائني التوجه

الإدخال (المصادر) للتصميم كائني التوجه

يتم توفير مدخلات التصميم الكائني التوجه من خلال إخراج التحليل الكائني التوجه. ندرك أن مخرجات الأداة لا تحتاج إلى تطويرها بالكامل لتكون بمثابة مدخلات للتصميم الكائني التوجه. قد يحدث التحليل والتصميم بالتوازي، وفي التطبيق العملي، يمكن أن تغذي نتائج نشاط واحد النشاط الآخر في دورة تغذية راجعة قصيرة من خلال عملية تكرارية. يمكن إجراء كل من التحليل والتصميم بشكل تدريجي، ويمكن تطويرالأدوات بشكل مستمر بدلاً من تطويرها بالكامل في لقطة واحدة.

بعض عناصر الإدخال النموذجية للتصميم كائني التوجه هي:

• النموذج المفاهيمي: نتيجة للتحليل الكائني التوجه، أنه يلتقط المفاهيم في نطاق المشكلة. يتم اختيار النموذج المفاهيمي بشكل صريح ليكون مستقلاً عن تفاصيل التنفيذ، مثل التزامن أو تخزين البيانات.
• حالة الاستخدام: وصف تسلسل الأحداث التي تؤدي مجتمعةً إلى قيام النظام بعمل مفيد. توفر كل حالة استخدام سيناريو واحد أو أكثر ينقل الكيفية التي ينبغي أن يتفاعل بها النظام مع المستخدمين الذين يطلق عليهم الممثلون لتحقيق هدف أو وظيفة تجارية محددة. قد يكون الممثلون في حالة الاستخدام مستخدمين نهائيين أو أنظمة أخرى. في كثير من الظروف، يتم شرح حالات الاستخدام بشكل أكبر في مخططات حالة الاستخدام. تُستخدم مخططات حالة الاستخدام لتحديد الممثل (المستخدمون أو الأنظمة الأخرى) والعمليات التي يقومون بها.
• رسم تخطيطي لتسلسل النظام: الرسوم البيانية لتسلسل النظام (SSD) هي صورة توضح ، بالنسبة لسيناريو معين لحالة الاستخدام ، الأحداث التي يولدها الممثلين الخارجيين ، وترتيبهم ، والأحداث المحتملة بين النظام.
• وثائق واجهة المستخدم (إن وجدت): مستند يعرض ويصف شكل وأسلوب واجهة المستخدم للمنتج النهائي. ليس من الضروري الحصول على هذا ، ولكنه يساعد على تصوير المنتج النهائي وبالتالي يساعد المصمم.
• نموذج البيانات العلائقية (إن أمكن): نموذج البيانات هو نموذج مجرد يصف كيفية تمثيل البيانات واستخدامها. إذا لم يتم استخدام قاعدة بيانات كائن ، يجب إنشاء نموذج البيانات العلائقية قبل التصميم ، نظرًا لأن الإستراتيجية المختارة لرسم الخرائط العلائقية للكائنات هي ناتج لعملية تصميم كائني موجه. ومع ذلك ، من الممكن تطوير نموذج البيانات العلائقية الأدوات التصميمية الموجهة للكائنات بالتوازي ، ويمكن أن يحفز نمو الأداة لتحسين الأدوات الأخرى.

مفاهيم موجهة للكائنات

المفاهيم الأساسية الخمسة للتصميم الموجه للكائنات هي ميزات مستوى التنفيذ المبنية في لغة البرمجة. غالبًا ما تتم الإشارة إلى هذه الميزات من خلال هذه الأسماء الشائعة:

• كائن / صنف: اقتران أو ربط وثيق لهياكل البيانات مع الطرق أو الوظائف (الدوال) التي تعمل على البيانات. هذا يسمى صنف، أو كائن (يتم إنشاء كائن بناءً على صنف). كل كائن يخدم وظيفة منفصلة. يتم تعريفها بخصائصها، ماهيتها وما يمكن أن تفعله. يمكن أن يكون الكائن جزءًا من صنف، وهي مجموعة من الكائنات المتشابهة.
• إخفاء المعلومات: القدرة على حماية بعض مكونات الكائن من كيانات خارجية. يتم تحقيق ذلك من خلال الكلمات المفتاحية اللغوية لتمكين الإعلان عن متغير على أنه خاص أو محمي للصنف المالك.
• الوراثة: قدرة الصنف على توسيع أو تجاوز وظيفة صنف أخر. يحتوي ما يسمى بالصنف الفرعيعلى قسم كامل مشتق (موروث) من الصنف الأصل ومن ثم لديه مجموعة من الدوال والبيانات الخاصة به.
• واجهة بينية (برمجة موجهة للكائنات): القدرة على تأجيل تنفيذ طريقة. القدرة على تعريف التواقيع للدوال أو الطرق دون تنفيذها.
• تعدد الأشكال (على وجه التحديد، اشتقاق النوع بشكل فرعي ): القدرة على استبدال كائن ما بكائناته الفرعية. قدرة متغير الكائن على احتواء، ليس هذا الكائن فقط، ولكن أيضًا جميع الكائنات الفرعية الخاصة به.

مفاهيم التصميم

• تعريف الكائنات، إنشاء رسم تخطيطي للصنف من الرسم التخطيطي المفاهيمي: عادة تعيين الكيان إلى الصنف.
• تحديد السمات.
• استخدام أنماط التصميم (إن وجدت): نمط التصميم ليس تصميمًا منتهيًا ، إنه وصف لحل لمشكلة شائعة في سياق ما. الميزة الرئيسية لاستخدام نمط التصميم هي أنه يمكن إعادة استخدامه في تطبيقات متعددة. يمكن أيضًا اعتباره قالباً لكيفية حل مشكلة يمكن استخدامها في العديد من المواقف و/ أو التطبيقات المختلفة. عادةً ما تُظهر أنماط التصميم الكائني التوجه العلاقات والتفاعلات بين الأصناف أو الكائنات ، دون تحديد أصناف التطبيق النهائي أو الكائنات المتضمنة.
• تعريف إطار التطبيق (إن وجد): إطار التطبيق عادة ما يكون مجموعة من المكتبات أو الأصناف التي يتم استخدامها لتنفيذ الهيكل القياسي لتطبيق لنظام تشغيل معين. من خلال تجميع كمية كبيرة من الكود القابل لإعادة الاستخدام في إطار عمل ، بذلك يتم توفير الكثير من الوقت للمطور ، حيث يمكن أن يحفظه في مهمة إعادة كتابة كميات كبيرة من الكود القياسي لكل تطبيق جديد يُطوّر.
• تحديد الكائنات / البيانات الدائمة (إن أمكن): حدد الكائنات التي يجب أن تستمر لفترة أطول من وقت تشغيل واحد للتطبيق. إذا تم استخدام قاعدة بيانات علائقية، قم بتصميم تخطيط علاقة الكائن.
• تحديد وتعريف الكائنات البعيدة (إن وجدت).

إخراج (مخرجات) التصميم كائني التوجه

• مخطط التسلسل (التتابع): قم بتوسيع مخطط تسلسل النظام لإضافة كائنات محددة تتعامل مع أحداث النظام. يُظهر مخطط التسلسل، كخطوط عمودية متوازية، عمليات أو كائنات مختلفة تعيش في وقت واحد ، وكأسهم أفقية، يتم تبادل الرسائل فيما بينها، بالترتيب الذي تظهر به.
• مخطط الصنف: يمثل الرسم التخطيطي للصنف نوعًا من مخطط لغة النمذجة الموحدة للهيكل الثابت يصف بنية النظام من خلال إظهار أصناف النظام وسماتها والعلاقات بين الأصناف. يمكن للرسائل والأصناف التي تم تحديدها من خلال تطوير مخطط التتابع أن تكون بمثابة مدخلات للإنشاء التلقائي لمخطط الصنف العام للنظام.

بعض مبادئ واستراتيجيات التصميم

• حقن التبعية : الفكرة الأساسية هي أنه إذا كان الكائن يعتمد على وجود مثيل لكائن آخر ، فإن الكائن المطلوب «يتم حقنه» في الكائن التابع؛ على سبيل المثال ، يتم تمرير اتصال قاعدة بيانات كقيمة للمنشئ بدلاً من إنشاء واحد داخليًا.
• مبدأ التبعيات اللاحلقية الرسم البياني للتبعية للحزم أو المكونات: تعتمد التقسيمات على نطاق العمل لمطور واحد يجب ألا يحتوي على دورات. ويشار إلى هذا أيضًا بوجود رسم بياني لا حلقي موجه. على سبيل المثال ، تعتمد الحزمة C على الحزمة B ، والتي تعتمد على الحزمة A. إذا كانت الحزمة A تعتمد أيضًا على الحزمة C، فستكون لديك حلقة.

• مبدأ إعادة الاستخدام المركب: يفضل التركيب متعدد الأشكال للكائنات على الميراث.

ملحق: مسرد المصطلحات الإنجليزية

مَسرد المفردات وفق أقسام المقالة
المقدمة
التصميم كائني التوجه	Object-oriented design
كيان	entity
"واجهة الكائن"	interface object
تعرّف	defines
تم تحديدها	identified
توثيقها	documented
المبنية على الأصناف	class-based
النموذج الأولي للكائن	object prototype-based
مثيل للأصنف	instantiating classes
استنساخ	cloning
تشمل	encompassing
التحلل	decomposition
وتدوينًا	depicting
الإدخال	input
إخراج	output
مخرجات الأداة	output artifact
تغذية راجعة	feedback
عملية تكرارية	iterative process
الأدوات	artifacts
لقطة واحدة	one shot
عناصر الإدخال النموذجية	typical input artifacts
لنموذج المفاهيمي	Conceptual model
التنفيذ	implementation
حالة الاستخدام	Use case
الممثلون	actors
مستخدمين نهائيين	end users
مخططات حالة الاستخدام	use case diagrams
لتحديد الممثل	identify the actor
رسم تخطيطي لتسلسل النظام	System sequence diagram
الرسوم البيانية لتسلسل النظام	system sequence diagrams (SSD)
الأحداث المحتملة بين النظام	inter-system events
وثائق واجهة المستخدم	User interface documentations
ويصف شكل وأسلوب	look and feel
واجهة المستخدم للمنتج النهائي	end product's user interface
تصوير	visualize
المنتج النهائي	end-product
المصمم	designer
نموذج البيانات العلائقية	Relational data model
نموذج البيانات	data model
نموذج مجرد	abstract model
نموذج البيانات العلائقية	relational data model
الخرائط العلائقية للكائنات	object-relational mapping
نموذج البيانات العلائقية	relational data model
الأدوات التصميمية الموجهة للكائنات بالتوازي	object-oriented design artifacts in parallel
الأداة	artifact
ميزات مستوى التنفيذ	implementation level features
المبنية في	built into
كائن / صنف	Object/Class
اقتران	coupling
ربط وثيق	association
هياكل البيانات	data structures
الطرق	methods
الوظائف (الدوال)	functions
صنف	class
كائن	object
بخصائصها	properties
إخفاء المعلومات	Information hiding
حماية	protect
مكونات	components
كيانات خارجية	external entities
المفتاحية اللغوية	language keywords
الإعلان	declared
متغير	variable
خاص	private
محمي	protected
توسيع	extend
تجاوز	override
وظيفة صنف أخر	functionality of another ''class''
صنف فرعي	subclass
الصنف الأصل	superclass
الدوال	functions
واجهة بينية	Interface
تنفيذ	implementation
طريقة	method
تعريف	define
التواقيع	signatures
تعدد الأشكال	Polymorphism
اشتقاق النوع بشكل فرعي	subtyping
بكائناته الفرعية	with its subobjects
متغير الكائن	object-variable
احتواء	contain
لكائنات الفرعية	subobjects
الكائنات	Defining objects
إنشاء	creating
للصنف	class diagram
الرسم التخطيطي المفاهيمي	conceptual diagram
خريطة تعيين الكيان إلى الصنف	map entity to class
تحديد	Identifying
السمات .	attributes
أنماط التصميم	design patterns
أنماط التصميم الكائني التوجه	Object-oriented design patterns
العلاقات	relationships
التفاعلات	interactions
أصناف التطبيق النهائي	final application classes
الكائنات المتضمنة .	objects that are involved
تعريف	Define
إطار التطبيق	application framework
الهيكل القياسي	to implement the standard structure
لتطبيق	application
تجميع	bundling
للمطور	developer
تحديد الكائنات / البيانات الدائمة	Identify persistent objects/data
حدد الكائنات	Identify objects
وقت تشغيل واحد للتطبيق	single runtime of the application
قاعدة بيانات علائقية	relational database
تخطيط علاقة الكائن	object relation mapping
الكائنات البعيدة	remote objects
مخطط التسلسل	Sequence diagram
مخطط تسلسل النظام	system sequence diagram
في وقت واحد	simultaneously
وكأسهم أفقية	horizontal arrows
مخطط الصنف	Class diagram
مخطط لغة النمذجة الموحدة	UML
للهيكل الثابت	static structure
بنية النظام	structure of a system
أصناف النظام	system's classes
سماتها	attributes
العلاقات بين الأصناف	relationships between the classes
مدخلات	Inputs
لمخطط الصنف العام للنظام	global class diagram of the system
حقن التبعية	Dependency injection
الكائن	object
وجود مثيل لكائن آخر	instance of some other object
يتم حقنه	injected
الكائن التابع	dependent
اتصال قاعدة بيانات	database connection
كقيمة	argument
للمنشئ	constructor
بدلاً من إنشاء واحد داخليًا	instead of creating one internally
مبدأ التبعيات اللاحلقية	Acyclic dependencies principle
الرسم البياني للتبعية للحزم	dependency graph of packages
المكونات	components
التقسيمات	granularity
نطاق العمل	scope of work
رسم بياني لا حلقي موجه	directed acyclic graph
الحزمة	package
حلقة	cycle
مبدأ إعادة الاستخدام المركب	Composite reuse principle
التركيب	composition
متعدد الأشكال	polymorphic

انظر أيضًا

• بطاقة صنف-مسؤولية-تعاون
• برمجة كائنية التوجه

روابط خارجية

• التحليل والتصميم الكائني - نظرة عامة باستخدام UML
• لارمان ، كريج. تطبيق UML والأنماط - الإصدار الثالث
• التحليل والتصميم الكائني التوجه
• LePUS3 وClass-Z : لغات النمذجة الرسمية للتصميم الكائني التوجه