التجريد في بايثون | python Abstract

صدام العويري

اخر تحديث :

مفهوم التجريد في بايثون

التجريد في بايثون

التجريد ( Abstraction ) أسلوب مهم جداً في البرمجة و يتم إعتماده بشكل عام لتسهيل كتابة الأوامر على المبرمج و تنظيم عمله, فهو يجعله قادراً على تنفيذ ما يريد دون الحاجة إلى معرفة كافة التفاصيل التي تم فيها ذلك, و بالتالي جعله يتعامل مع الأشياء بسطحية بدل أن يغوص في معرفة تفاصيل الكودات المعقدة .

فمثلاً إذا كنت تنوي بناء تطبيق فيه واجهة مستخدم و هذا التطبيق يحتوي على زر معين, عند النقر على هذا الزر يتم إرسال رسالة إلكترونية إلى صاحب التطبيق. في هذه الحالة لن يكون عليك القلق بتاتاً حول الطريقة التي سيتم فيها ربط الكود الذي يسمح بإرسال الرسالة بالزر الموجود في واجهة المستخدم, لأن مطوري واجهة المستخدم يطلبوا منك تعريف دالة لها شكل معين و وضع الكود الخاص بإرسال الرسالة فيها, و من ثم تمرير هذه الدالة إلى الكائن الذي يمثل الزر الذي يظهر في واجهة المستخدم. عندها سيتم تنفيذ الكود الموجود في الدالة في كل مرة يتم فيها النقر على الزر .

إذاً التجريد هو أسلوب يقضي بتعريف دوال مجرّدة ( Abstract Methods ) في الكلاس الأب و إجبار الكلاس الإبن على أن يفعل Override لهذه الدوال بالشكل الذي يناسبه.
و بالتالي عندما تنشئ كلاس يرث من كلاس فيه دوال مجرّدة سيظهر أمامك تحذير ينبهك أنك يجب أن تفعل Override لهذه الدوال حتى لا يظهر لك خطأ وقت التشغيل.

مصطلحات حول التجريد في بايثون

الكلاس العادي يقال له Concrete Class.
الكلاس المعرف ككلاس مجرّد يقال له Abstract Class.
الدالة المعرفة كدالة مجرّدة يقال لها Abstract Method أو Function Method.

تعريف كلاس مجرد Abstract Class في بايثون

لتحويل الكلاس العادي إلى كلاس مجرّد, يجب جعل الكلاس يرث من كلاس إسمه ABC الموجود في الأساس في موديول جاهز إسمه abc.
معلومة: الكلاس ABC تم تسميته هكذاً إختصاراً لجملة ( Abstract Base Classes ) التي تعني الكلاس الأب لجميع الكلاسات المجرّدة.

نقاط مهمة حول الكلاس المجرّد في بايثون

الكلاس المجرّد يمكنه أن يحتوي على دوال عادية, و يمكنه أن يحتوي على دوال نوعها Abstract.
الكلاس المجرّد لا يمكن إنشاء كائنات منه في حال كان يحتوي على دوال نوعها Abstract.
بما أنه لا يمكن إنشاء كائنات من الكلاس المجرّد في جميع الحالات, فهذا يعني أن الإستفادة الحقيقية من هذا الكلاس تكون بوراثته.
الكلاس الذي يرث من كلاس مجرّد مجبر على أن يفعل Override لجميع الدوال المعرفة فيه Abstract.

طريقة تعريف كلاس مجرّد في بايثون

في المثال التالي قمنا بتعريف كلاس مجرّد إسمه ParentClass يحتوي على دالة إسمها print_msg.
بعدها قمنا بإنشاء كلاس إسمه ChildClass يرث من الكلاس ParentClass.

ملاحظة: الكلاس ChildClass غير مجبر على أن يفعل Override للدالة print_msg() لأنها ليست معرفة كدالة مجرّدة.

مثال يوضح طريقة تعريف كلاس مجرّد في بايثون

ParentClass.py

# حتى نستطيع الوراثة منه abc الموجود في الموديول ABC هنا قمنا بتضمين الكلاس
from abc import ABC


# حتى يصبح كلاس مجرّد ABC و جعلناه يرث من الكلاس ParentClass هنا قمنا بإنشاء كلاس إسمه
class ParentClass(ABC):

	# هنا قمنا بتعريف دالة عادية تطبع جملة عند إستدعاءها
    def print_msg(self):
        print('Normal method defined in an abstract class')

ChildClass.py

# حتى نستطيع الوراثة منه ParentClass الموجود في الموديول ParentClass هنا قمنا بتضمين الكلاس
from ParentClass import ParentClass


# ParentClass يرث من الكلاس ChildClass هنا قمنا بإنشاء كلاس فارغ إسمه
class ChildClass(ParentClass):
	pass

Test.py

# حتى نستطيع إنشاء كائن منه ChildClass هنا قمنا بتضمين الكلاس
from ChildClass import ChildClass


# منه print_msg() بعدها قمنا باستدعاء الدالة .obj إسمه ChildClass هنا قمنا بإنشاء كائن من الكلاس
obj = ChildClass()
obj.print_msg()

•سنحصل على النتيجة التالية عند تشغيل الملف Test.

Normal method defined in an abstract class

ملاحظة

في المثال السابق كنت تستطيع إنشاء كائن من الكلاس ParentClass لأنه لا يحتوي على دوال مجرّدة.
لكن كما سبق و قلنا أنه بشكل عام يتم إنشاء الكلاس المجرّد في الأساس حتى يتم وراثته و ليس من أجل إنشاء كائنات منه.

تعريف Abstract Method في بايثون

طريقة تعريف كلاس مجرد يرث من كلاس مجرد في بايثون

إذا كنت تريد بناء دالة فارغة و جعل الكلاس الذي يرثها مجبر و مسؤول عن كتابة محتواها, قم بوضع الكلمة @abstractmethod فوقها و فيها ضع الكلمة pass فقط.
و إذا كنت تريد بناء دالة و جعل الكلاس الذي يرثها مجبر على تعريفها من جديد مع إمكانية الإستفادة من الكود الموجودة فيها, قم بوضع الكلمة @abstractmethod فوقها فقط.

نقاط مهمة حول الدوال المجرّدة في بايثون

إذا وضعت الكلمة @abstractmethod فوق الدالة, فهذا يعني أنها دالة مجرّدة و ليس دالة عادية.
الكلاس الذي يرث من كلاس مجرّد, يجب أن يفعل Override لكل الدوال المجرّدة التي ورثها منه.

تعريف دوال مجرّدة في بايثون

في المثال التالي قمنا بتعريف كلاس مجرّد إسمه ParentClass يحتوي على 3 دوال كالتالي:

دالة عادية إسمها m1.
دالة مجردة و فارغة إسمها m2.
دالة مجردة و فيها محتوى إسمها m3.

بعدها قمنا بإنشاء كلاس إسمه ChildClass يرث من الكلاس ParentClass.

ملاحظة: الكلاس ChildClass مجبر على أن يفعل Override لكل دالة مجرّدة ورثها من الكلاس ParentClass.

مثال

ParentClass.py

# حتى نستطيع استخدامهما abc الموجودين في الموديول @abstractmethod و الكلمة ABC هنا قمنا بتضمين الكلاس
from abc import ABC, abstractmethod


# حتى يصبح كلاس مجرّد ABC و جعلناه يرث من الكلاس ParentClass هنا قمنا بإنشاء كلاس إسمه
class ParentClass(ABC):

	# m1 هنا قمنا بتعريف دالة عادية إسمها
    def m1(self):
		print('m1: Normal method defined by ParentClass')
		
	# m2 هنا قمنا بتعريف دالة مجردة و فارغة إسمها
	@abstractmethod
    def m2(self):
		pass
		
	# m3 هنا قمنا بتعريف دالة مجردة و فيها أمر طباعة إسمها
	@abstractmethod
    def m3(self):
		print('m3: Default content is written by ParentClass')

ChildClass.py

# حتى نستطيع الوراثة منه ParentClass الموجود في الموديول ParentClass هنا قمنا بتضمين الكلاس
from ParentClass import ParentClass


# ParentClass يرث من الكلاس ChildClass هنا قمنا بإنشاء كلاس إسمه
class ChildClass(ParentClass):
	
	# ParentClass لأن هذه الدالة كانت معرفة كدالة مجرّدة في الكلاس m2() للدالة Override هنا فعلنا
    def m2(self):
		print('m2: Its content is written by ChildClass')
		
	# ParentClass لأن هذه الدالة كانت معرفة كدالة مجرّدة في الكلاس m3() للدالة Override هنا فعلنا
    def m3(self):
		super().m3()      # و بعدها قمنا بإضافة أمر طباعة ParentClass الموجودة في الكلاس m3() لاحظ أننا قمنا باستدعاء الدالة
		print('m3: ChildClass add his own code too')

Test.py

# حتى نستطيع إنشاء كائن منه ChildClass هنا قمنا بتضمين الكلاس
from ChildClass import ChildClass


# obj إسمه ChildClass هنا قمنا بإنشاء كائن من الكلاس
obj = ChildClass()

# obj هنا قمنا باستدعاء الدوال الثلاثة الموجودة في الكائن
obj.m1()
obj.m2()
obj.m3()

•سنحصل على النتيجة التالية عند تشغيل الملف Test.

m1: Normal method defined by ParentClass
m2: Its content is written by ChildClass
m3: Default content is written by ParentClass
m3: ChildClass add his own code too

أمثلة على التجريد في بايثون

مثال يوضح الفائدة من تعريف كلاس مجرّد في بايثون

في المثال التالي قمنا بتعريف كلاس مجرّد إسمه A وضعنا فيه دالة مجرّدة إسمها m1.
بعدها قمنا بتعريف كلاس مجرّد إسمه B يرث من الكلاس A و وضعنا فيه دالة مجرّدة إسمها m2.
بعدها قمنا بتعريف كلاس عادي إسمه C يرث من الكلاس B و يفعل Override للدالتين m1() و m2().
في الأخير قمنا بإنشاء كائن من الكلاس C و استدعاء كلا الدالتين منه.

مثال على التجريد في بايثون

A.py

      # حتى نستطيع استخدامهما abc الموجودين في الموديول @abstractmethod و الكلمة ABC هنا قمنا بتضمين الكلاس
      from abc import ABC, abstractmethod


      # حتى يصبح كلاس مجرّد ABC و جعلناه يرث من الكلاس A هنا قمنا بإنشاء كلاس إسمه
      class A(ABC):

      # m1 هنا قمنا بتعريف دالة مجردة و فارغة إسمها
      @abstractmethod
      def m1(self):
      pass

B.py

      # حتى نستطيع الوراثة منه A حتى نستطيع تعريف دالة مجرّدة + الكلاس @abstractmethod هنا قما بتضمين الكلمة
      from abc import abstractmethod
      from A import A


      # m1() حتى يصبح كلاس مجرّد و يحتوي على الدالة ABC الذي بدوره يرث من الكلاس A و جعلناه يرث من الكلاس B هنا قمنا بإنشاء كلاس إسمه
      class B(A):

      # m2 هنا قمنا بتعريف دالة مجردة و فارغة إسمها
      @abstractmethod
      def m2(self):
      pass

      # أيضاَ A من الكلاس m1() ورث الدالة المجردة B لا تنسى أن الكلاس

C.py

      # حتى نستطيع الوراثة منه B.py الموجود في الملف B هنا قمنا بتضمين الكلاس
      from B import B


      # لجميع الدوال المجرّردة التي ورثها Override و بالتالي أصبح هذا الكلاس مجبراً على أن يفعل B يرث من الكلاس C هنا قمنا بتعريف كلاس إسمه
      class C(B):

      # m1() للدالة Override هنا فعلنا
      def m1(self):
      print('m1 content is written in the class c')

      # m2() للدالة Override هنا فعلنا
      def m2(self):
      print('m2 content is written in the class c')

Test.py

      # حتى نستطيع إنشاء كائن منه ChildClass هنا قمنا بتضمين الكلاس
      from C import C


      # obj إسمه C هنا قمنا بإنشاء كائن من الكلاس
      obj = C()

      # obj هنا قمنا باستدعاء كلا الدالتين الموجودتين في الكائن
      obj.m1()
      obj.m2()

•سنحصل على النتيجة التالية عند تشغيل الملف Test.

m1 content is written in the class c
m2 content is written in the class c

في المثال التالي قمنا ببناء كلاس مجرّد إسمه Person يحتوي على الدالة __init__() التي وضعنا فيها 4 خصائص إسمهم name, gender, brithday و is_married, بالإضافة إلى دالة مجرّدة و فارغة إسمها print_info().

بعدها قمنا بتعريف كلاس إسمه Student يرث من الكلاس Person و يملك خاصية إضافية إسمها specialization.
بعدها قمنا بتعريف كلاس إسمه Employee يرث من الكلاس Person و يملك خاصية إضافية إسمها salary.
الفكرة هنا أن أي كلاس سيتم إنشاءه لتمثيل إنسان يجب أن يرث من الكلاس Person الذي يملك الخصائص المشتركة لكل البشر و يجب أن يفعل Override للدالة print_info() حتى تعرض كل قيم الخصائص الموجودة في الكلاس الذي ورثها بشكل مرتب.

في الأخير قمنا بإنشاء كائن من الكلاس Student و كائن من الكلاس Employee و إستدعاء الدالة print_info() من كل واحد منهما.

مثال 2 على التجريد في بايثون

Person.py

      # حتى نستطيع استخدامهما abc الموجودين في الموديول @abstractmethod و الكلمة ABC هنا قمنا بتضمين الكلاس
      from abc import ABC, abstractmethod


      # هذا الكلاس يعتبر الكلاس الأساسي لأي إنسان حيث أن كل إنسان يملك معلومات أساسية مثل: إسم, جنس, تاريخ ميلاد و الوضع الإجتماعي
      # حتى يصبح كلاس مجرّد ABC جعلنا هذا الكلاس يرث من الكلاس 
      class Person(ABC):

      # التي نريد أن يتمكلها أي شخص يتم تعريفه Person التي وضعنا فيها خصائص الكلاس __init__() هنا قمنا بتعريف الدالة
      def __init__(self, name, gender, birthday, is_married):
      self.name = name
      self.gender = gender
      self.birthday = birthday
      self.is_married = is_married

      # الكلاس الذي يرثها ليحدد كيف يريد أن يتم عرض خصائص الأشخاص Override هذه الدالة يجب أن يفعل لها
      @abstractmethod
      def print_info(self):
      pass

Student.py

      # حتى نستطيع الوراثة منه Person.py الموجود في الملف Person هنا قمنا بتضمين الكلاس
      from Person import Person


      # لأنه يمكنه الإستفادة منه Person يعتبر الكلاس الأساسي لإنشاء أي طالب, هذا الكلاس جعلناه يرث من الكلاس Student هنا قمنا بتعريف كلاس إسمه
      class Student(Person):

      # و التي سيملكها أي كائن ننشئه منه Student التي وضعنا فيها خصائص الكلاس __init__() هنا قمنا بتعريف الدالة
      def __init__(self, name, gender, birthday, is_married, specialization):
      # التي ندخلها عند إنشاء كائن name و gender, birthday, is_married و مررنا لها قيم الباراميترات Person الموجودة في الكلاس __init__() هنا قمنا باستدعاء الدالة
      super().__init__(name, gender, birthday, is_married)
      # التي ذكرناها في هذا الكلاس سيتم إعطائها آخر قيمة نمررها في أقواس الكائن الذي ننشئه من هذا الكلاس specialization الخاصية
      self.specialization = specialization

      # Student لتحديد كيف سيتم طباعة كل قيم الخصائص التي يمتكلها أي كائن ننشئه من الكلاس print_info() للدالة  Override هنا فعلنا
      def print_info(self):
      print('name:', self.name)
      print('gender:', self.gender)
      print('birthday:', self.birthday)
      print('is married:', self.is_married)
      print('specialization:', self.specialization)
      print('-----------------------------')

Employee.py

      # حتى نستطيع الوراثة منه Person.py الموجود في الملف Person هنا قمنا بتضمين الكلاس
      from Person import Person


      # لأنه يمكنه الإستفادة منه Person يعتبر الكلاس الأساسي لإنشاء أي طالب, هذا الكلاس جعلناه يرث من الكلاس Employee هنا قمنا بتعريف كلاس إسمه
      class Employee(Person):

      # و التي سيملكها أي كائن ننشئه منه Employee التي وضعنا فيها خصائص الكلاس __init__() هنا قمنا بتعريف الدالة
      def __init__(self, name, gender, birthday, is_married, salary):
      # التي ندخلها عند إنشاء كائن name و gender, birthday, is_married و مررنا لها قيم الباراميترات Person الموجودة في الكلاس __init__() هنا قمنا باستدعاء الدالة
      super().__init__(name, gender, birthday, is_married)
      # التي ذكرناها في هذا الكلاس سيتم إعطائها آخر قيمة نمررها في أقواس الكائن الذي ننشئه من هذا الكلاس salary الخاصية
      self.salary = salary

      # Employee لتحديد كيف سيتم طباعة كل قيم الخصائص التي يمتكلها أي كائن ننشئه من الكلاس print_info() للدالة  Override هنا فعلنا
      def print_info(self):
      print('name:', self.name)
      print('gender:', self.gender)
      print('birthday:', self.birthday)
      print('is married:', self.is_married)
      print('salary:', self.salary)
      print('-----------------------------')

Test.py

      # حتى نستطيع إنشاء كائنات منهما Employee.py الموجود في الملف Employee و الكلاس Student.py الموجود في الملف Student هنا قمنا بتضمين الكلاس
      from Employee import Employee
      from Student import Student


      # e إسمه Employee و كائن من الكلاس s إسمه Student هنا قمنا بإنشاء كائن من الكلاس
      s = Student('Mhamad', 'Male', '1994', False, 'Computer Science')
      e = Employee('Rana', 'Female', '1986', True, 1500)

      # حتى تعرض قيمهم بشكل مرتب s و e الموجودة في كل من الكائن print_info() هنا قمنا باستدعاء الدالة
      s.print_info()
      e.print_info()

•سنحصل على النتيجة التالية عند تشغيل الملف Test.

name: Mhamad
gender: Male
birthday: 1994
is married: False
specialization: Computer Science
-----------------------------
name: Rana
gender: Female
birthday: 1986
is married: True
salary: 1500
-----------------------------

سترى فائدة الـ Abstraction أيضاً في دروس متقدمة عندما تستخدم كلاسات جاهزة تتيح لك التعامل مع الشبكات (Networks), الواجهات (GUI) و قواعد البيانات (DataBases) بكل سهولة. كما أنك ستراها عندما تعمل على بناء مشاريع كبيرة, تجبرك على إستخدام هذا الأسلوب لتسهيل العمل في المشروع.

تعديل المقال

الأقسام بايثون Python

تعلم البرمجة مجانا

التجريد في بايثون | python Abstract

التجريد في بايثون

مصطلحات حول التجريد في بايثون

تعريف كلاس مجرد Abstract Class في بايثون

نقاط مهمة حول الكلاس المجرّد في بايثون

طريقة تعريف كلاس مجرّد في بايثون

طريقة تعريف كلاس مجرد يرث من كلاس مجرد في بايثون

نقاط مهمة حول الدوال المجرّدة في بايثون

تعريف دوال مجرّدة في بايثون

أمثلة على التجريد في بايثون

مثال على التجريد في بايثون

مثال 2 على التجريد في بايثون

كورس تعلم بايثون للمبتدئين

2- برمجة الكائنات في بايثون

3- برمجة متقدمة بايثون

مقالات قد تهمك