مدخل إلى جافاسكريبت كائنية التوجه (Object-Oriented JavaScript)


محمد أبرص

هل تعاني من صعوبة في تطبيق مفاهيم البرمجة الكائنية مع لغة JavaScript؟ إذًا أنت في المكان الصحيح، ففي هذا المقال سنبدأ بمطلع لمفاهيم البرمجة الكائنية (أو الشيئية كما قد يُطلق عليها البعض)، ومن ثم مراجعة نموذج جافا سكريبت في الكائنات، وأخيرًا شرح مفاهيم البرمجة الكائنية في جافا سكريبت، لتحصل على إلمام واف والقصة الكاملة.

javascript-poo.thumb.png.f8b116fb404a583

مراجعة في جافاسكريبت JavaScript

يُمكن العودة إلى المقال إعادة تقديم JavaScript لمن أساء فهمها هنا في أكاديمية حسوب للحصول على مراجعة لأساسيات لغة جافا سكريبت وأخذ فكرة عن المغيرات وأنواع الدوال وبقية الأساسيات.

البرمجة الكائنية Object-oriented programming

إن البرمجة الكائنية (OOP) ما هي إلا نمط برمجي يَستخدم التجريد في إنشاء نماذج/نسخ لتجسيد العالم الحقيقي، وتَستخدم البرمجة الكائنية في ذلك أساليب مُتعدّدة من هذا النمط، فهي تستخدم الوحدات module، وتعدديّة الأشكال polymorphism والتغليف encapsulation، وتجدر الإشارة إلى أن معظم لغات البرمجة تدعم مفهوم OOP أمثال اللغات البرمجية: جافا، بايثون، روبي، وطبعًا جافا سكريبت.

يُعالج أو لنقل يَتصور مفهوم البرمجة الكائنية OOP البرنامج كتشكيلة من الأشياء/الكائنات المتعاونة/المترابطة بدلًا من يتصوّره كتشكيلة من الدوال (functions) أو كسرد من الأوامر. ففي مفهوم OOP، كل كائن/شيء له القدرة على استقبال الرسائل، ومعالجة البيانات، وإرسال الرسائل إلى باقي الكائنات، ويُمكن اعتبار أنه لكل كائن object كينونة خاصة به ودور/وظيفة مستقلة عن الكائن الآخر.

تُعزز البرمجة الكائنية القدرة على صيانة الشيفرة البرمجية والمرونة في التطوير، وأثبتت جدارتها على نطاق واسع في هندسة البرمجيات الكبيرة، ولأن البرمجة الكائنية تُشدد على استخدام الوحدات module، فإن الشيفرة/الكود المكتوب بمفهوم البرمجة الكائنية هو أبسط في التطوير وأسهل في الفهم مستقبلًا (عند التنقيح والتعديل)، وكما يعزز مفهوم البرمجة الكائنية التحليل المباشر للشيفرة، وفهم الحالات الشائكة فهمًا أفضل من باقي الأساليب البرمجية الأخرى.

مصطلحات البرمجة الكائنية

المجال في البرمجة الكائنية Namespace

ما هو إلا عبارة عن حاوي تسمح للمطوّر بتحزيم جميع الوظائف تحت اسم محدد وفريد.

الصنف أو الفئة Class في البرمجة الكائنية

يعتني الصنف بكل ما يتعلّق بميزات وخصائص الكائن، والصنف ما هو إلا قالب template تعريفي بخاصيات properties وبطُرق/وظائف methods الكائن object.

الكائن Object في البرمجة الكائنية

الكائن ما هو إلا حالة/أمثولة instance من صنف class.

الخاصية property في البرمجة الكائنية

ما هي إلا مميزات وخصائص الكائن، كاللون مثلًا.

الطريقة أو الوظيفة Method في البرمجة الكائنية

تعتني الطريقة أو الوظيفة كما يُسميها البعض بقدرات الكائن، مثل قدرة المشي مثلًا، وهي دور أو وظيفة مرتبطة مع صنف class.

المشيد Constructor في البرمجة الكائنية

ما هو إلا طريقة method تُستدعى في لحظة استهلال instantiate الكائن، وعادةً ما يكون له نفس اسم الصنف الذي يحتويه.

الوراثة Inheritance في البرمجة الكائنية

يُمكن للصنف أن يرث مميزات من صنف آخر.

التغليف Encapsulation في البرمجة الكائنية

طريقة في تحزيم البيانات data والطُرق methods التي تستخدم البيانات.

التجريد Abstraction في البرمجة الكائنية

يجب على الاقتران الحاصل من: الوراثة والطُرق methods والخاصيات properties لكائن معقد وشائك التمثيل برمجيًا أن يعكس الواقع المراد محاكاته في البرمجة الكائنية.

تعددية الأشكال Polymorphism في البرمجة الكائنية

تحمل كلمة Poly بحد ذاتها المعنى "متعدد" وتحمل الكلمة morphism المعنى "أشكال، ويُشير المفهوم ككل إلى أن أكثر من صنف قد يُعرّف نفس الطريقة method أو الخاصية property.

البرمجة المعتمدة على النموذج الأولي Prototype

البرمجة المعتمدة على النموذج الأوّلي (Prototype-based programming) ما هي إلا نموذج من البرمجة الكائنية OOP ولكنها لا تستخدم الأصناف classes، بل تقوم أولًا بإعداد سلوك أي صنف class ما ومن ثم تُعيد استخدامه، ويُطلق البعض على هذا النموذج: البرمجة بلا أصناف classless، أو البرمجة المَبْدَئِية المنحى prototype-oriented، أو البرمجة المعتمدة على الأمثولة instance-based).

يعود أصل اللغة المعتمدة على النموذج الأولي إلى لغة Self، والتي طوّرها David Ungar وRandall Smith، ولكن أسلوب البرمجة بدون أصناف class-less توسّع ونال شهرة كبيرة في العقد الأخير، واُعتمد من قبل العديد من اللغات البرمجية أشهرهم جافا سكريبت.

البرمجة الكائنية باستخدام جافا سكريبت

المجال Namespace في جافا سكريبت

المجال هو أشبه بمستوعب/بحاوية (container) تسمح للمطوّر في تحزيم وظائف تحت اسم فريد، أو اسم تطبيق محدد، ففي جافا سكريبت المجال هو مجرد كائن object كأي كائن آخر يحتوي على طُرق methods، وخاصيات properties، وحتى كائنات objects.

ملاحظة هامة: من المهم جدًا الانتباه إلى أنه في جافا سكريبت، لا يوجد فرق بين الكائنات العادية والمجالات namespaces، وهذا يختلف عن اللغات الكائنية الأخرى، الأمر الذي قد يُربك المبرمجين المبتدئين في جافا سكريبت.

إن إنشاء مجال namespace في جافا سكريبت بسيطٌ للغاية، فمن خلال إنشاء كائن عام/مشترك/شامل global، ستصبح جميع المُتغيّرات variables والطرق methods، والدوال functions خاصياتٍ لهذا الكائن، ويٌقلل استخدام المجالات namespaces أيضًا من احتمالية تضارب الأسماء في التطبيق، منذ أن كل كائن من كائنات التطبيق ما هي إلى خاصيات كائن شامل/عام معرّفة على مستوى التطبيق.

سيُنشئ في الخطوة التالية كائنًا عامًا global وبالاسم MYAPP:

// global namespace 
var MYAPP = MYAPP || {};

يُظهر المثال السابق، كيف تم التأكّد أولًا فيما إذا كان MYAPP معرفًا (سواء في نفس الملف أو في آخر)، ففي حال الإيجاب سيُستخدم الكائن العام MYAPP، وفي حال عدم تعريفه مُسبقًا سيُنشئ كائنًا خالٍ وبالاسم MYAPP والذي سيغلّف encapsulate الطرق methods والدوال functions والمتغيرات variables والكائنات objects.

كما يُمكن أيضًا إنشاء مجال فرعي sub-namespaces:

// sub namespace 
MYAPP.event = {};

يوضّح المثال التالي الصيغة المستخدمة في إنشاء مجال namespace وإضافة متغيرات ودوال:

// Create container called MYAPP.commonMethod for common method and properties
MYAPP.commonMethod = {
  regExForName: "", // define regex for name validation
  regExForPhone: "", // define regex for phone no validation
  validateName: function(name){
    // Do something with name, you can access regExForName variable
    // using "this.regExForName"
  },
 
  validatePhoneNo: function(phoneNo){
    // do something with phone number
  }
}

// Object together with the method declarations
MYAPP.event = {
    addListener: function(el, type, fn) {
    // code stuff
    },
    removeListener: function(el, type, fn) {
    // code stuff
    },
    getEvent: function(e) {
    // code stuff
    }
  
    // Can add another method and properties
}

// Syntax for Using addListener method:
MYAPP.event.addListener("yourel", "type", callback);

الكائنات الأساسية/القياسية المبنية داخل لغة جافا سكريبت Standard built-in objects

تتضمن لغة جافا سكريبت العديد من الكائنات في تركيبتها، على سبيل المثال، يوجد كائنات مثل Math، Object، Array، String، ويُظهر المثال التالي كيفيّة استخدام الكائن Math للحصول على رقم عشوائي باستخدام أحد طُرق method هذا الكائن وهي الطريقة ()random.

console.log(Math.random());

ملاحظة: يَفترض المثال السابق وجميع الأمثلة التالية في المقال وجود دالة function بالاسم ()console.log معرّفة تعريفًا عامًا (globally)، مع العلم أن هذه الدالة ليست جزء من اللغة نفسها، ولكنها دالة متوفّرة في العديد من متصفحات الإنترنت لأغراض تشخيص الشيفرة البرمجية debugging.

يُمكن العودة إلى مرجع لغة جافا سكريبت: الكائنات الأصلية المعيارية للحصول على قائمة بالكائنات المبينة داخل لغة جافا سكريبت نفسها.

كل كائن في جافا سكريبت هو حالة/أمثولة instance من الكائن Object ويَرث كافة خاصياته properties وطُرقه methods.

الكائنات المخصصة Custom objects في جافا سكريبت

الصنف/الفئة The class

لغة جافا سكريبت لغة من النوع prototype-based ولا تحتوي على العبارة class كما هو حال باقي لغات البرمجة الكائنية، كما في روبي أو بايثون، ويُربك هذا الأمر المبرمجين المعتادين على اللغات التي تعتمد على هذه العبارة أو المفهوم، وتستخدم جافا سكريبت بدلًا من ذلك الدوال functions لمحاكات مفهوم الأصناف classes، وتعريف صنف هو بسهولة تعريف أي دالّة:

var Person = function () {};

الكائن (أمثولة الصنف class instance)

يتطلب إنشاء حالة/أمثولة instance جديدة من كائن obj استخدام العبارة new obj، وتعيين النتيجة إلى متغيّر بغرض الوصول إلى فيما بعد.

عُرّف في الشيفرة السابقة صنف class بالاسم Person، وفي الشيفرة التالية، سيُنشئ حالتين/أمثولتين instances من هذا الصنف، الأولى بالاسم person1 والثانية بالاسم person2.

var person1 = new Person(); 
var person2 = new Person();

المشيد The constructor

يُستدعى المُشيّد constructor في لحظة الاستهلال instantiation (اللحظة التي يُنشئ فيها الكائن)، والمُشيّد ما هو إلا طريقة method من طُرق الصنف class، وفي جافا سكريبت تعمل الدالة على تشييد الكائن، ولذلك لا داعي إلى تعريف طريقة method من أجل عميلة التشييد، وكل إجراء مصرّح في الصنف class يُنفّذ في لحظة الاستهلال instantiation.

يُستخدم المُشيّد في تعيين خاصيات properties الكائن، أو في استدعاء طُرق methods معينة لتحضير الكائن للاستخدام، وأما إضافة طُرق صنف وتعريفها يحدث باستخدام صيغة syntax مختلفة سنتطرّق إليها فيما بعد خلال المقال.

تُظهر الشيفرة التالية كيف يُسجّل log (يُرسل رسالة نصية إلى طرفية المتصفح console) مُشيّد الصنف Person رسالة نصية حينما يُستهل instantiated.

var Person = function () {
  console.log('instance created');
};

var person1 = new Person();
var person2 = new Person();

الخاصية The property (خاصية الكائن object attribute)

الخاصيات properties ما هي إلا متغيرات محتوات في الصنف class، وكل حالة/أمثولة من الكائن تمتلك هذه الخاصيات، وتُعيّن الخاصيات في دالة مُشيّد الصنف بحيثُ تُنشئ مع كل حالة/أمثولة instance.

إن الكلمة المفتاحية this، والتي تُشير إلى الكائن الحالي، تسمح للمطوّر بالعمل مع الخاصيات من ضمن الصنف، والوصول (قراءةً وكتابةً) إلى الخاصية property من خارج الصنف يكون من خلال الصيغة InstanceName.Property كما هو الأمر في لغة C++ (سي بلس بلس) وJava والعديد من اللغات الأخرى، ومن داخل الصنف تُستخدم الصيغة this.Property للحصول على قيمة الخاصية أو لتعيين قيمتها.

في الشيفرة التالية، عُرّفت الخاصية firstName للصنف Person وفي لحظة الاستهلال instantiation:

var Person = function (firstName) {
  this.firstName = firstName;
  console.log('Person instantiated');
};

var person1 = new Person('Alice');
var person2 = new Person('Bob');

// Show the firstName properties of the objects
console.log('person1 is ' + person1.firstName); // logs "person1 is Alice"
console.log('person2 is ' + person2.firstName); // logs "person2 is Bob"

الطرق The methods

الطرق methods ما هي إلا دوال (وتُعرّف كما تعرّف الدوال functions)، فيما عدا ذلك فهي تُشبه الخاصيات properties، واستدعاء طريقة method مشابه إلى الوصول إلى خاصيّة ما، ولكن مع إضافة () في نهاية اسم الطريقة، وربما مع مُعطيات arguments، ولتعريف طريقة، تُعيّن دالة إلى خاصيّة مُسمّات من خاصيّة الصنف prototype، ويُمكن فيما بعد استدعاء الطريقة على الكائن بنفس الاسم الذي عُيّن للدالة.

في الشيفرة التالية، عُرّفت ومن ثم اُستخدِمت الطريقة ()sayHello للصنف Person.

var Person = function (firstName) {
  this.firstName = firstName;
};

Person.prototype.sayHello = function() {
  console.log("Hello, I'm " + this.firstName);
};

var person1 = new Person("Alice");
var person2 = new Person("Bob");

// call the Person sayHello method.
person1.sayHello(); // logs "Hello, I'm Alice"
person2.sayHello(); // logs "Hello, I'm Bob"

إن الطُرق methods في جافا سكريبت ما هي إلا دالة كائن عادية مرتبطة مع كائن كخاصية property، وهذا يعني أنه يُمكن استدعاء الطُرق خارج السياق، كما في المثال التالي:

var Person = function (firstName) {
  this.firstName = firstName;
};

Person.prototype.sayHello = function() {
  console.log("Hello, I'm " + this.firstName);
};

var person1 = new Person("Alice");
var person2 = new Person("Bob");
var helloFunction = person1.sayHello;

// logs "Hello, I'm Alice"
person1.sayHello();

// logs "Hello, I'm Bob"
person2.sayHello();

// logs "Hello, I'm undefined" (or fails
// with a TypeError in strict mode)
helloFunction();                                    

// logs true
console.log(helloFunction === person1.sayHello);

// logs true
console.log(helloFunction === Person.prototype.sayHello);

// logs "Hello, I'm Alice"
helloFunction.call(person1);

كما يُظهر المثال السابق، جميع الإحالات المستخدمة في استدعاء الدالة sayHello تُشير إلى نفس الدالة سواءً الاستدعاء الحاصل مع person1 أو Person.prototype أو حتى في المتغيّر helloFunction وقيمة this خلال استدعاء الدالة يعتمد على الكيفية التي تُستدعى فيها، حيث تُشير الكلمة المفتاحية this إلى الكائن الحالي الذي تُستدعى عليه الطريقة method، بمعنى عندما تم استدعاء الطريقة ()sayHello على الكائن person1 فإن this تُشير إلى الكائن person1، وعند استدعاء sayHello على الكائن person2 فإن this تُشير إلى الكائن person2، ولكن إن تم الاستدعاء بطريقة مختلفة، فإن this ستُعيّن تعينًا مختلفًا، فاستدعاء this من المتغيّر (كما في ()helloFunction) سيُعيّن this إلى الكائن العام global (والذي سيكون window في متصفح الإنترنت)، ومنذ أن هذا الكائن (على الأغلب) لا يملك الخاصّيّة firstName، ستكون النتيجة كما هو الحال في المثال السابق “Hello, I’m undefined”، كما يمكن دائمًا تعيين this صراحةً باستخدام Function#call (أو Function#apply) وهو كما كان في نهاية المثال.

الوراثة

تُستخدم الوراثة في جافا سكريبت في إنشاء صنف class كمثيل مخصص لصنف أو أكثر (تدعم جافا سكريبت وراثة وحيدة فقط single inheritance)، ويُطلق على الصنف المخصص عادةً ابن (child)، ويطلق على الصنف الآخر عادةً  الأب (parent)، وفي جافا سكريبت يتمّ ذلك من خلال إسناد حالة/أمثولة من الصنف الأب إلى الصنف الابن، ومن ثم تخصيصه، وفي متصفحات الإنترنت الحديثة يُمكن استخدام Object.create في تحقيق الوراثة inheritance أيضًا.

ملاحظة: لا تتفقد جافا سكريبت مُشيّد صنف الابن prototype.constructor (راجع Object.prototype)، وعليه يجب التصريح عن ذلك يدويًا، لمزيد من التفصيل راجع السؤال التالي على Stackoverflow.

عُرّف في الشيفرة التالية الصنف Student كصنف ابن للصنف Person، ومن ثم أُعيد تعريف الطريقة ()sayHello وأُضيفت الطريقة ()sayGoodBye علاوة على ذلك.

// Define the Person constructor
var Person = function(firstName) {
  this.firstName = firstName;
};

// Add a couple of methods to Person.prototype
Person.prototype.walk = function(){
  console.log("I am walking!");
};

Person.prototype.sayHello = function(){
  console.log("Hello, I'm " + this.firstName);
};

// Define the Student constructor
function Student(firstName, subject) {
  // Call the parent constructor, making sure (using Function#call)
  // that "this" is set correctly during the call
  Person.call(this, firstName);

  // Initialize our Student-specific properties
  this.subject = subject;
};

// Create a Student.prototype object that inherits from Person.prototype.
// Note: A common error here is to use "new Person()" to create the
// Student.prototype. That's incorrect for several reasons, not least 
// that we don't have anything to give Person for the "firstName" 
// argument. The correct place to call Person is above, where we call 
// it from Student.
Student.prototype = Object.create(Person.prototype); // See note below

// Set the "constructor" property to refer to Student
Student.prototype.constructor = Student;

// Replace the "sayHello" method
Student.prototype.sayHello = function(){
  console.log("Hello, I'm " + this.firstName + ". I'm studying "
              + this.subject + ".");
};

// Add a "sayGoodBye" method
Student.prototype.sayGoodBye = function(){
  console.log("Goodbye!");
};

// Example usage:
var student1 = new Student("Janet", "Applied Physics");
student1.sayHello();   // "Hello, I'm Janet. I'm studying Applied Physics."
student1.walk();       // "I am walking!"
student1.sayGoodBye(); // "Goodbye!"

// Check that instanceof works correctly
console.log(student1 instanceof Person);  // true 
console.log(student1 instanceof Student); // true

فيما يخص السطر ;(Student.prototype = Object.create(Person.prototype في الإصدارات القديمة من جافا سكريبت والتي لا تدعم Object.create يمكن إما استخدام بعض الحيل في خداع المتصفحات –هذه الخدع معروفة إما بالاسم polyfill أو shim—أو استخدام دالة تحقق نفس النتيجة كما في المثال التالي:

function createObject(proto) {
    function ctor() { }
    ctor.prototype = proto;
    return new ctor();
}

// Usage:
Student.prototype = createObject(Person.prototype);

التأكّد من أن this تُشير إلى الكائن المطلوب بغض النظر عن كيف للكائن أن يُستهل يمكن أن يكون صعبًا، ومع ذلك يوجد صياغة أبسط من شأنها أن تسهّل الأمر.

var Person = function(firstName) {
  if (this instanceof Person) {
    this.firstName = firstName;
  } else {
    return new Person(firstName);
  }
}

التغليف Encapsulation

ليس بالضرورة أن يعلم الصنف Student كيف تمّ تنفيذ/تعريف الطريقة ()walk للصنف Person لكي يستطيع استخدام تلك الطريقة، ولا يحتاج الصنف Student إلى تعريف تلك الطريقة صراحةً إلا إذا كان المطلوب التعديل عليها، ويُطلق على هذا الإجراء مفهوم التغليف encapsulation، والذي فيه يَحزم كل صنف البيانات والطُرق methods داخل وحدة/كينونة وحيدة.

إخفاء المعلومات سمة شائعة في باقي اللغات البرمجية وعادةً ما توجد كخاصيات/كطُرق إما بالاسم private أو protected، وعلى الرغم من أنه يُمكن مماثلة/محاكاة ذات الأمر في جافا سكريبت، إلا أن هذا الأمر ليس مطلبًا من متطلبات البرمجة الكائنية.

التجريد Abstraction

التجرير ما هو إلا ميكانيكية تسمح للمطوّر في تجسيد جانب من المشكلة التي يُعمل عليها، إما من خلال الوراثة inheritance (التخصيص specialization) أو التركيب composition، وتُحقق جافا سكريبت التخصيص من خلال الوراثة، والتركيب من خلال السماح لحالات/أمثولات الصنف لتكون قيمًا لخاصيات attributes الكائنات الأخرى.

الصنف Function في جافا سكريبت يرث من الصنف Object (وهذا يوضّح التخصيص في هذا النموذج) والخاصية Function.prototype ما هي إلا حالة/أمثولة من الصنف Object (وهذا يوضّح جزئية التركيب composition).

var foo = function () {};

// logs "foo is a Function: true"
console.log('foo is a Function: ' + (foo instanceof Function));

// logs "foo.prototype is an Object: true"
console.log('foo.prototype is an Object: ' + (foo.prototype instanceof Object));

تعددية الأشكال Polymorphism

كما أن جميع الطُرق methods والخاصيات properties معرّفة ضمن الخاصية prototype، فيُمكن لبقية الأصناف أن تُعرِّف طُرقًا methods بنفس الاسم، وستكون الطُرق في نطاق الصنف الذي عُرفت به، إلا إذا كان الصنفان على علاقة من نوع أب وابن parent-child، بمعنى آخر أحد الصنفان يرث من الآخر

خاتمة

إن الأساليب التي تم التطرُّق إليها ليست الأساليب الوحيدة التي يمكن استخدامها في تطبيق مفاهيم البرمجة الكائنية في جافا سكريبت، والتي هي مرنة إلى حد كبير في هذا الصدد، ولم تلجئ إلى أي خدع في تطبيق هذه المفاهيم، ولم تقلّد أيضًا الأساليب والنظريات المستخدمة في اللغات الأخرى، وفي جعبة جافا سكريبت العديد من الأساليب الأخرى لتطبيق مفاهيم متقدمة في البرمجة الكائنية التوجّه، ولكن هذه الأساليب المتقدمة هي خارج إطار مقالة تمهيدية، ربما نتطرّق إليها لاحقًا في الأكاديمية.

ترجمة وبتصرّف للمقال Introduction to Object-Oriented JavaScript.





تفاعل الأعضاء


جزاك الله خيراً اخ محمد ..

شارك هذا التعليق


رابط هذا التعليق
شارك على الشبكات الإجتماعية


يجب أن تكون عضوًا لدينا لتتمكّن من التعليق

انشاء حساب جديد

يستغرق التسجيل بضع ثوان فقط


سجّل حسابًا جديدًا

تسجيل الدخول

تملك حسابا مسجّلا بالفعل؟


سجّل دخولك الآن