التغليف في بايثون

وعليكم السلام

خاصية التغليف (أو التشفير) في Python تستخدم لحماية الشيفرة المصدرية من الوصول غير المرغوب فيه. عندما يتم تشفير الشيفرة المصدرية، يصبح من الصعب أو يصبح مستحيلاً للمستخدمين الآخرين رؤية الشيفرة أو تعديلها بسهولة. يمكن أن تكون هناك بعض الحالات التي تستدعي استخدام هذه الخاصية وفهمها من قبل المبرمجين والقائمين على المشروع. إليك بعض النقاط المهمة:-

• حماية الملكية الفكرية قد تكون الشيفرة المصدرية لمشروعك جزءًا من ملكيت فكرية ولا ترغب في مشاركتها بشكل عام. باستخدام التغليف، يمكنك منع الأفراد الآخرين من الوصول إلى الشيفرة المصدرية والحفاظ على مستوى من السرية.
• حماية من القرصنة والاستخدام غير المصرح به عندما تنشئ تطبيقًا أو أداة قيمة، قد ترغب في منع الأشخاص من فك تشفيرها واستخدامها دون إذن. التشفير يزيد من صعوبة إجراءات الاستنساخ غير المصرح به والاستخدام غير القانوني للتطبيق.
• السيطرة على التوزيع في بعض الحالات، قد تكون ترغب في تحديد من يمكنه تشغيل التطبيق الخاص بك. باستخدام التغليف، يمكنك تحديد من يحصل على النسخة المفككة ويمكنه تنفيذها.

ما يترتب على استخدام هذه الخاصية:-

• زيادة التعقيد التغليف يجعل من الصعب قراءة وتحليل الشيفرة المصدرية وهذا قد يكون صعبًا بالنسبة للمطورين المعنيين بصيانة التطبيق. لذا، قبل تغليف الشيفرة، يجب التأكد من أنه يمكن لفريق العمل الحالي والمستقبلي التعامل مع هذا التعقيد.
• تحديثات وإصلاحات أقل سهولة عندما يكون التطبيق مشفرًا، يمكن أن تصبح عمليات التحديث وإصلاح الأخطاء أكثر تعقيدًا، حيث يجب فك التشفير وإعادة تجميع التطبيق بعد كل تغيير.
• اعتمادية على أدوات التشفير  يمكن أن تظهر تحديثات في أدوات التشفير والتغليف، مما قد يؤثر على قدرتك على الوصول إلى الشيفرة المصدرية في المستقبل.

يجب أن تكون قرارات استخدام خاصية التغليف مبنية على الحاجة والاعتبارات الأمنية والتجارية. قد تكون ضرورية في بعض الحالات، ولكنها قد تأتي مع تحديات واعتبارات تطويرية.

خاصية التغليف (Encapsulation) في بايثون مفيدة لعدة أسباب:

• حماية البيانات: تمكّن خاصية التغليف المبرمجين من حماية البيانات والمتغيرات والدوال داخل الكائن من الوصول غير المصرح به من خارج الكائن.
•  الفصل بين الواجهة والتنفيذ: تفصل خاصية التغليف بين واجهة الكائن المعرضة للمستخدمين وبين تفاصيل التنفيذ الداخلية الخاصة بالكائن، مما يسمح بتغيير التنفيذ الداخلي من دون التأثير على مستخدمي الكائن.
• إخفاء التعقيد: تسمح خاصية التغليف للمبرمجين بإخفاء تعقيدات الكائن عن مستخدميه من خلال توفير واجهة بسيطة للتفاعل مع الكائن.
• إعادة الاستخدام: تسهّل خاصية التغليف إعادة استخدام الكائنات في مشاريع مختلفة من خلال فصل الواجهة عن التنفيذ الداخلي.

إذا فهم المبرمجون القائمون على المشروع هذه الفوائد، فإنهم سيستخدمون التغليف بشكل صحيح لتنظيم الكود وحماية البيانات وتسهيل إعادة الاستخدام والصيانة على المدى الطويل.

مصطلح وفكرة "التغليف" (Encapsulation) لا تختص بها بايثون على وجه الخصوص، بل هي أعم وتشمل كامل اللغات البرمجية التي تدعم البرمجة الكائنية التوجه. فهو يشير إلى مفهوم يهدف إلى حماية وتقييد الوصول إلى البيانات والعمليات داخل الكائنات (Objects)، وذلك من خلال تقييد الوصول المباشر إلى المتغيرات والدوال في الكائنات. يتم تحقيق التغليف عادة باستخدام الأنواع المختلفة من محددات الوصول (Access Modifiers) مثل public و private و protected، فهي ما تحدد طريقة وصلاحيات الوصول إلى هاته المتغيرات.

مثال نظري:

لنفترض أن لدينا تطبيقًا لإدارة معلومات الموظفين في شركة. في هذا التطبيق، لديك كائن "موظف" يحتوي على معلومات مثل الاسم والراتب والتاريخ الذي تم توظيفه فيه. تريد حماية بعض هذه المعلومات لضمان الأمان والخصوصية. هنا سيمكن توظيف فكرة التغليف لتحديد البيانات التي يتطلب حمايتها بداخل هذا الكائن، وبالتالي إمكانية وكيفية الوصول إليها من خارج الكائن. 

في بايثون، يوفر التغليف طريقة لتقسيم كود البرنامج إلى وحدات منفصلة تسمى "الفصول"، تسمح الفصول للمبرمجين بتنظيم كود البرنامج وجعله أكثر قابلية للاختبار وقابلية للتوسيع.

ويمكن أن يكون التغليف مفيدًا لفهم المبرمجين القائمين على المشروع لأنّه يسمح لهم بفهم بنية البرنامج وكيفية ارتباط مختلف الأجزاء ببعضها البعض، وبالتالي يساعد ذلك المبرمجين في العثور على الأخطاء بسرعة وسهولة، وإجراء التغييرات على البرنامج دون التأثير على الأجزاء الأخرى منه.

هناك نوعان من التغليف في بايثون:

• التغليف العام: يسمح هذا النوع من التغليف لأي كائن بالوصول إلى خاصية أو طريقة.
• التغليف الخاص: يسمح هذا النوع من التغليف فقط للكائنات من نفس الفئة بالوصول إلى خاصية أو طريقة.

نستخدم التغليف الخاص لمنع الوصول غير المصرح به إلى الكائنات أو الخصائص للحفاظ على سلامة البيانات ومنع الكائنات من التلاعب بها من قبل الكائنات الأخرى.

و بعض الفوائد جراء استخدام التغليف في بايثون هي:

• يساعد التغليف في جعل البرامج أكثر قابلية للاختبار عن طريق تقسيمها إلى وحدات منفصلة يمكن اختبارها بشكل فردي.
• جعل البرامج أكثر قابلية للتوسيع عن طريق تقسيمها إلى وحدات منفصلة يمكن إضافتها أو إزالتها بسهولة من البرنامج.
• كود أكثر قابلية للقراءة عن طريق تقسيمه إلى وحدات منفصلة ذات وظائف محددة، أيضًا أكثر قابلية للصيانة عن طريق تقسيمها إلى وحدات منفصلة يمكن تتبعها بسهولة.

وإليك بعض الأمثلة على كيفية استخدام التغليف في بايثون:

• مثال على تغليف عام:

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def say_hello(self):
        print("Hello, my name is {} and I am {} years old.".format(self.name, self.age))

person = Person("John Doe", 30)
person.say_hello()

في المثال أعلاه، تُعرَّف فئة Person مع اثنين من السمات: name و age، تُعرَّف أيضًا طريقة say_hello()، والتي تطبع اسم وعمر الشخص، ويمكن استدعاء طريقة say_hello() من أي كائن من فئة Person.

• مثال على تغليف خاص:

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self._name = name
        self._age = age

    def say_hello(self):
        print("Hello, my name is {} and I am {} years old.".format(self._name, self._age))

    def get_name(self):
        return self._name

    def set_name(self, name):
        self._name = name

person = Person("John Doe", 30)
person.say_hello()

# محاولة الوصول إلى الخاصية _age مباشرة سيؤدي إلى خطأ
# person._age

# يمكن الوصول إلى الخاصية _age من خلال الطرق get_name() و set_name()
name = person.get_name()
print(name)

person.set_name("Jane Doe")
person.say_hello()

تُعرَّف فئة Person مع اثنين من السمات: name و age، أيضًا طريقة say_hello()، والتي تطبع اسم وعمر الشخص.

ولكن السمة _name هي خاصية، مما يعني أنه لا يمكن الوصول إليها مباشرة من خارج الفئة، ويمكن الوصول إلى الخاصية _name فقط من خلال الطرق get_name() و set_name().

وإن كانت الخاصية _name غير خاصة، فيمكن لأي كائن من فئة Person تغيير قيمة الخاصية _name، ولكن نظرًا لأن الخاصية _name خاصة، يمكن فقط تغييرها من خلال الطرق get_name() و set_name()، مما يمنع أي كائن من فئة Person من تغيير قيمة الخاصية _name بطريقة غير صحيحة.