واجهة (حوسبة)

من المبادئ الأساسية للتصميم منع الوصول إلى جميع الموارد افتراضيًا، والسماح بالوصول فقط من خلال نقاط دخول محددة جيدًا، أي الواجهات. ^{[ 7 ]} توفر واجهات البرامج إمكانية الوصول إلى موارد الحاسوب (مثل الذاكرة، ووحدة المعالجة المركزية، والتخزين، وما إلى ذلك) لنظام الحاسوب الأساسي؛ ويمكن أن يكون للوصول المباشر (أي ليس من خلال واجهات مصممة جيدًا) إلى هذه الموارد بواسطة البرامج عواقب وخيمة - بل كارثية في بعض الأحيان - على الأداء والاستقرار.

يمكن أن توفر الواجهات بين مكونات البرمجيات الثوابت وأنواع البيانات وأنواع الإجراءات ومواصفات الاستثناءات وتوقيعات الأساليب . في بعض الأحيان، يتم تعريف المتغيرات العامة أيضًا كجزء من الواجهة. ^{[ 8 ]}

تُعرَّف واجهة وحدة برمجية ( أ) بشكل منفصل عن تنفيذها . يحتوي التنفيذ على الشيفرة الفعلية للإجراءات والأساليب الموصوفة في الواجهة، بالإضافة إلى متغيرات وإجراءات أخرى "خاصة". تُجبر وحدة برمجية أخرى (ب) ، على سبيل المثال عميل ( أ) ، تتفاعل مع (أ) فقط من خلال الواجهة المنشورة. من المزايا العملية لهذا الترتيب أن استبدال تنفيذ ( أ) بتنفيذ آخر لنفس الواجهة لا يُفترض أن يُسبب فشل (ب) ، إذ أن كيفية تلبية (أ) داخليًا لمتطلبات الواجهة لا تهم ( ب) ، التي لا تُعنى إلا بمواصفات الواجهة. (انظر أيضًا مبدأ استبدال ليسكوف ).

في بعض لغات البرمجة كائنية التوجه ، وخاصةً تلك التي لا تدعم الوراثة المتعددة الكاملة ، يُستخدم مصطلح " الواجهة" لتعريف نوع مجرد يعمل كتجريد لفئة . لا تحتوي الواجهة على بيانات، ولكنها تُعرّف السلوكيات كتوقيعات للدوال . يُقال إن الفئة التي تحتوي على شيفرة وبيانات لجميع الدوال المقابلة لتلك الواجهة، والتي تُعلن عنها، تُنفّذ تلك الواجهة. ^{[ 9 ]} علاوة على ذلك، حتى في لغات الوراثة الأحادية، يُمكن تنفيذ واجهات متعددة، وبالتالي يُمكن أن تكون من أنواع مختلفة في الوقت نفسه. ^{[ 10 ]}

تُعدّ الواجهة تعريفًا للنوع ؛ ففي أي مكان يُمكن فيه استبدال كائن (مثلاً، في استدعاء دالة أو أسلوب )، يُمكن تعريف نوع الكائن المراد استبداله بدلالة إحدى واجهاته المُطبقة أو فئاته الأساسية، بدلاً من تحديد الفئة المُحددة . هذا يعني إمكانية استخدام أي فئة تُطبق تلك الواجهة. على سبيل المثال، يُمكن استخدام تطبيق وهمي للسماح بتقدم عملية التطوير قبل توفر التطبيق النهائي. في حالة أخرى، يُمكن استبدال تطبيق مُزيّف أو مُحاكي أثناء الاختبار. تُستبدل هذه التطبيقات الوهمية بشفرة حقيقية لاحقًا في عملية التطوير.

عادةً، لا تحتوي الدالة المُعرَّفة في واجهة برمجية على أي شيفرة، وبالتالي لا يمكن استدعاؤها مباشرةً؛ بل يجب تنفيذها بواسطة شيفرة غير مجردة ليتم تشغيلها عند استدعائها. قد تُعرِّف واجهة تُسمى " " دالتين: و . يمكن تنفيذها بطرق مختلفة، على سبيل المثال، و - الأولى سريعة، وتعمل مع بنية بيانات ذات حجم ثابت، والثانية تستخدم بنية بيانات قابلة لتغيير الحجم، ولكن على حساب سرعة أقل نوعًا ما.Stackpush()pop()FastStackGenericStack

على الرغم من أن الواجهات قد تحتوي على العديد من الدوال، إلا أنها قد تحتوي على دالة واحدة فقط أو حتى لا تحتوي على أي دوال على الإطلاق. على سبيل المثال، تُعرّف لغة جافا واجهة تحتوي على دالة واحدة؛ وتُستخدم تطبيقات مختلفة لأغراض متنوعة، بما في ذلك و و و و . أما واجهات العلامات مثل فلا تحتوي على أي دوال على الإطلاق، وتُستخدم لتوفير معلومات وقت التشغيل للمعالجة العامة باستخدام الانعكاس . ^{[ 11 ]}Readableread()BufferedReaderFileReaderInputStreamReaderPipedReaderStringReaderSerializable

يُتيح استخدام الواجهات أسلوب برمجة يُسمى البرمجة وفقًا للواجهة . تقوم فكرة هذا الأسلوب على بناء منطق البرمجة على واجهات الكائنات المستخدمة، بدلاً من تفاصيل التنفيذ الداخلية. تُقلل البرمجة وفقًا للواجهة من الاعتماد على تفاصيل التنفيذ وتجعل الكود أكثر قابلية لإعادة الاستخدام. ^{[ 12 ]}

وبدفع هذه الفكرة إلى أقصى حد، فإن عكس التحكم يترك السياق لحقن الكود بالتطبيقات المحددة للواجهة التي سيتم استخدامها لأداء العمل.