مبادئ SOLID لتصميم البرمجيات: مبدأ فصل الواجهات Interface Segregation Principle

مبدأ فصل الواجهات Interface Segregation Principle أو اختصارًا ISP هو أحد المبادئ الشهيرة من مبادئ SOLID في التصميم الكائنيّ. أوّل من قدّم هذا المبدأ روبرت مارتن في سلسلة مقالات في عام 1996، ويهدف هذا المبدأ إلى تجنُّب إنشاء واجهات "سمينة".

الواجهة interface هي عبارة عن تجريد abstraction لناحية وظيفيّة (أو أكثر) ترث منها أنواع (أصناف) لدعم هذه الناحيّة الوظيفيّة، ونقول في هذه الحالة أنّ الصنف الابن يُحقّق الواجهة. فمثلًا تُعرّف الواجهة IComparer في لغة C# إمكانيّة المقارنة بين كائنين يحقّق صنفهما الواجهة IComparer. في لغات برمجة أخرى، قد لا يوجد تمثيل منفصل للواجهة، وإنّما يتم إنشاء أصناف ذات طبيعة مجرّدة لهذا الغرض، نسميها أصناف واجهة، وهي التي سنتحدّث عنها في هذا المقال.

تظهر الواجهات السمينة (أو الملوّثة) بسبب توسعة صنف واجهة حالي ببعض النواحي الوظيفيّة الجديدة المفيدة لمجموعة جزئيّة فقط من التوابع methods. تؤدّي هذه الظاهرة في نهاية الأمر إلى إنشاء توابع ليس لها أيّ فائدة سوى تحقيق الواجهة للتمكّن من استخدامها. وهذا أمر سيّء بالطبع. تُعتبر تلك التوابع خطرة وهي تخرق على أيّة حال مبدأ LSP أيضًا. ينص مبدأ ISP كما كتبه المؤلّف:

Quote

لا ينبغي إجبار المستخدمين على استخدام واجهات لا يحتاجونها.

ينبغي أن يكون لكلّ واجهة هدف معرّف بوضوح ويُعبّر عن ناحية وظيفيّة مُحدّدة للمسألة المطروحة. الحل الأمثل (برأيي) لتحقيق هذا المبدأ هو استخدام الوراثة المتعدّدة عند تحقيق الواجهات. سيعمل هذا الأسلوب على فصل النواحي الوظيفيّة التي لا ترتبط منطقيًّا مع بعضها ويلغي الاعتماديّات dependencies الخاطئة. لنستعرض مثالًا يخرق مبدأ ISP. يتناول هذا المثال واجهة خاصّة بالنواحي الوظيفيّة الّتي من الممكن أن تمتلكها أي سيّارة:

/* Bad example */
class CarOperation
{
    public:
        virtual void steer(int degrees) = 0;
        virtual void pullHandbrake() = 0;
        virtual void accelerate() = 0;

        virtual void shift(int gear) = 0;

        virtual void toggleAirConditioning() = 0;
};

هناك العديد من المزايا المألوفة التي توفّرها السيّارات، فكل سيّارة لها عجلة قيادة ومدوسة وقود بالإضافة إلى ناقل حركة يدوي وفرامل اليد. ولكن ماذا عن السيّارات التي لها ناقل حركة أوتوماتيكي؟ ففي مثل هذه السيّارات لا يوجد ناقل حركة يدوي، فالصنف الواجهة الوارد في الشيفرة السابقة سيجبر أي صنف ابن يرث منه على استخدام الطريقة shift التي تُعبّر عن ناقل حركة اليدوي حتى ولو كان هذا الصنف الابن يمثّل سيّارة ذات ناقل أوتوماتيكي. وينطبق نفس الكلام على الطريقة toggleAirConditioning التي تعبّر عن تشغيل جهاز التكييف في السيّارة رغم أنّ بعض السيّارات لا تملك جهاز تكييف. الأفضل في هذه الحالة أن نجزّئ الصنف الواجهة CarOperation إلى عدد من أصناف الواجهات الأصغر بحيث تُعبّر كلّ منها عن مجموعة محدّدة مترابطة منطقيًّا من المزايا:

class BasicCarOperation
{
    public:
        virtual void steer(int degrees) = 0;
        virtual void pullHandbrake() = 0;
        virtual void accelerate() = 0;
};

class GearboxCarOperation
{
    public:
        virtual void shift(int gear) = 0;
};

class AirConditioningCarOperation
{
    public:
        virtual void toggleAirConditioning() = 0;
};

class AlfaRomeo166 : public BasicCarOperation, GearboxCarOperation, AirConditioningCarOperation
{
    /* Implementation of all the interfaces. */
};

class SkodaFavorit136L : public BasicCarOperation, GearboxCarOperation
{
    /* No air conditioning for old cars. */
};

سيلجأ الصنفان الابنان AlfaRomeo166 وSkodaFavorit136L إلى الوراثة المتعدّدة من الأصناف الواجهات. فإذا أردنا تشغيل جهاز التكييف في سيّارة ما عن طريق الدالّة beCool فسيكون ذلك كالتالي:

void beCool(AirConditioningCarOperation* vehicle)
{
    vehicle->toggleAirConditioning();
}

نلاحظ أنّنا الدالّة beCool تقبل وسيطًا واحدًا وهو مؤشّر إلى كائن من النوع AirConditioningCarOperation، وهكذا فإنّ أي صنف ابن يرث من الصنف الواجهة AirConditioningCarOperation يمكن أن يُمرَّر إلى هذه الدالة بصرف النظر عن أيّ أصناف واجهات أخرى يرث منها هذا الصنف الابن. وهنا يكمن جمال مبدأ فصل الواجهات. سنحصل تمامًا على ما نريد، ليس أكثر وليس أقل، مما يجعل من الشيفرة البرمجيّة أسهل للصيانة ولإعادة الاستخدام وللفهم، ويساعد ذلك على تجنّب كم كبير من الأخطاء عندما نريد تعديل الشيفرة في المستقبل.

المصادر:

http://www.oodesign.com/interface-segregation-principle.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Interface_segregation_principle

http://www.objectmentor.com/resources/articles/isp.pdf

ترجمة -وبتصرّف- للمقال Interface Segregation Principle لصاحبه Radek Pazdera.