<![CDATA[
مقدمة
الوراثة التفاضلية هي نموذج شائع للوراثة يُستخدم في لغات البرمجة القائمة على النموذج الأولي (prototype-based programming languages)، مثل JavaScript و Io وغيرهما. يرتكز هذا النموذج على مفهوم بسيط ولكنه قوي: بدلاً من تعريف الفئات (classes) بشكل صريح، يتم إنشاء الكائنات (objects) مباشرةً، ويمكن للكائنات الجديدة أن ترث خصائص وسلوكيات الكائنات الموجودة عن طريق التفويض (delegation). هذا يعني أن الكائن الجديد “يفوض” الوصول إلى خاصية غير موجودة فيه إلى الكائن الأصل (prototype) الخاص به. إذا لم يتم العثور على الخاصية في الكائن الأصل، فسيستمر التفويض إلى الكائن الأصل للكائن الأصل، وهكذا، حتى يتم العثور على الخاصية أو الوصول إلى نهاية سلسلة النماذج الأولية.
آلية عمل الوراثة التفاضلية
تعتمد الوراثة التفاضلية على إنشاء سلسلة من النماذج الأولية. كل كائن لديه رابط داخلي يشير إلى النموذج الأولي الخاص به. عندما تحاول الوصول إلى خاصية أو طريقة في كائن ما، يقوم المترجم (interpreter) أولاً بالبحث في الكائن نفسه. إذا لم يتم العثور على الخاصية أو الطريقة، فإنه يبحث في النموذج الأولي للكائن. تستمر هذه العملية بشكل متكرر على طول سلسلة النماذج الأولية حتى يتم العثور على الخاصية أو الوصول إلى نهاية السلسلة. إذا لم يتم العثور على الخاصية في أي من النماذج الأولية، فسيتم إرجاع قيمة غير معرفة (undefined) أو سيحدث خطأ، اعتمادًا على اللغة.
مثال توضيحي:
لنفترض أن لدينا كائنًا اسمه `animal` لديه خاصية `name` وقيمة `Generic Animal` وطريقة اسمها `makeSound` تطبع “Generic animal sound”. ثم نقوم بإنشاء كائن جديد اسمه `dog` وجعل الكائن `animal` هو النموذج الأولي الخاص به. إذا حاولنا الوصول إلى الخاصية `name` في الكائن `dog`، فسيقوم المترجم بالبحث في الكائن `dog` أولاً. إذا لم يتم العثور على الخاصية، فإنه سيبحث في النموذج الأولي للكائن `dog`، وهو الكائن `animal`. وبالتالي، سيتم إرجاع القيمة `Generic Animal`. أما إذا قمنا بتعيين قيمة جديدة للخاصية `name` في الكائن `dog`، على سبيل المثال `Doggy`، فإن هذا سيؤدي إلى إنشاء خاصية جديدة باسم `name` في الكائن `dog` تخفي (shadow) الخاصية الموجودة في النموذج الأولي. الآن، عند الوصول إلى الخاصية `name` في الكائن `dog`، سيتم إرجاع القيمة `Doggy`.
مزايا الوراثة التفاضلية
- المرونة: تسمح الوراثة التفاضلية بإنشاء كائنات جديدة بسرعة وسهولة عن طريق إعادة استخدام خصائص وسلوكيات الكائنات الموجودة.
- التبسيط: لا تتطلب الوراثة التفاضلية تعريف الفئات بشكل صريح، مما يبسط عملية تطوير البرامج.
- الوراثة المتعددة: يمكن تحقيق الوراثة المتعددة (multiple inheritance) بسهولة عن طريق جعل الكائن يرث من عدة نماذج أولية.
- التعديل الديناميكي: يمكن تعديل خصائص وسلوكيات الكائنات في وقت التشغيل (runtime)، مما يوفر مرونة أكبر.
عيوب الوراثة التفاضلية
- الأداء: يمكن أن تكون الوراثة التفاضلية أبطأ من الوراثة القائمة على الفئات، حيث يتطلب الوصول إلى خاصية البحث في سلسلة النماذج الأولية.
- التعقيد: يمكن أن يصبح تتبع سلسلة النماذج الأولية أمرًا صعبًا، خاصة في التطبيقات الكبيرة والمعقدة.
- صعوبة الصيانة: يمكن أن يكون من الصعب صيانة التطبيقات التي تستخدم الوراثة التفاضلية، حيث يمكن أن تؤثر التغييرات في النموذج الأولي على العديد من الكائنات الأخرى.
- نقص الأمان: يمكن أن يؤدي التعديل الديناميكي للخصائص والسلوكيات إلى مشاكل أمنية، حيث يمكن للمهاجمين استغلال هذه المرونة لتغيير سلوك التطبيق.
الوراثة التفاضلية في JavaScript
تعتبر JavaScript مثالًا كلاسيكيًا للغة تستخدم الوراثة التفاضلية. في JavaScript، كل كائن لديه نموذج أولي. عندما تحاول الوصول إلى خاصية أو طريقة غير موجودة في الكائن نفسه، يبحث JavaScript في النموذج الأولي للكائن. يمكن الوصول إلى النموذج الأولي للكائن باستخدام الخاصية `__proto__` (على الرغم من أن استخدامها المباشر غير مستحسن) أو باستخدام الطرق `Object.getPrototypeOf()` و `Object.setPrototypeOf()`.
مثال على الوراثة التفاضلية في JavaScript:
const animal = {
name: "Generic Animal",
makeSound: function() {
console.log("Generic animal sound");
}
};
const dog = Object.create(animal);
dog.name = "Doggy";
dog.bark = function() {
console.log("Woof!");
};
console.log(dog.name); // Output: Doggy
dog.makeSound(); // Output: Generic animal sound
dog.bark(); // Output: Woof!
في هذا المثال، قمنا بإنشاء الكائن `animal` ثم قمنا بإنشاء الكائن `dog` باستخدام `Object.create(animal)`. هذا يعني أن الكائن `animal` هو النموذج الأولي للكائن `dog`. قمنا بتعيين الخاصية `name` في الكائن `dog` إلى `Doggy` وأضفنا طريقة جديدة باسم `bark`. عندما نصل إلى الخاصية `name` في الكائن `dog`، فسيتم إرجاع القيمة `Doggy`. عندما نستدعي الطريقة `makeSound` في الكائن `dog`، فسيتم تنفيذ الطريقة الموجودة في الكائن `animal` لأن الكائن `dog` لا يحتوي على طريقة بنفس الاسم. وأخيرًا، عندما نستدعي الطريقة `bark` في الكائن `dog`، فسيتم تنفيذ الطريقة الموجودة في الكائن `dog`.
الوراثة التفاضلية مقابل الوراثة القائمة على الفئات
الوراثة التفاضلية تختلف بشكل كبير عن الوراثة القائمة على الفئات (class-based inheritance) المستخدمة في لغات مثل Java و C++. في الوراثة القائمة على الفئات، يتم تعريف الفئات (classes) كقوالب (blueprints) لإنشاء الكائنات. الكائنات هي نسخ (instances) من الفئات، وترث الكائنات خصائص وسلوكيات الفئات التي تنتمي إليها. في الوراثة التفاضلية، لا توجد فئات. بدلاً من ذلك، يتم إنشاء الكائنات مباشرةً، ويمكن للكائنات أن ترث من كائنات أخرى عن طريق التفويض. هذا يعني أن الوراثة التفاضلية أكثر مرونة وديناميكية من الوراثة القائمة على الفئات.
الجدول التالي يلخص الاختلافات الرئيسية بين الوراثة التفاضلية والوراثة القائمة على الفئات:
| الميزة | الوراثة التفاضلية | الوراثة القائمة على الفئات |
|---|---|---|
| المفهوم الأساسي | النماذج الأولية (Prototypes) | الفئات (Classes) |
| إنشاء الكائنات | مباشرة | من خلال الفئات |
| المرونة | أكثر مرونة وديناميكية | أقل مرونة وديناميكية |
| الأداء | قد تكون أبطأ | عادة أسرع |
| التعقيد | قد تكون أكثر تعقيدًا | عادة أقل تعقيدًا |
أمثلة أخرى على لغات تستخدم الوراثة التفاضلية
بالإضافة إلى JavaScript، هناك العديد من اللغات الأخرى التي تستخدم الوراثة التفاضلية، بما في ذلك:
- Io: لغة برمجة صغيرة وقوية تعتمد بشكل كبير على الوراثة التفاضلية.
- Self: لغة برمجة تجريبية ركزت على مفهوم الوراثة التفاضلية.
- Lua: لغة برمجة نصية خفيفة الوزن تستخدم جداول (tables) كنظام أساسي للوراثة التفاضلية.
أفضل الممارسات لاستخدام الوراثة التفاضلية
عند استخدام الوراثة التفاضلية، من المهم اتباع بعض أفضل الممارسات لتجنب المشاكل المحتملة:
- استخدم النماذج الأولية بحذر: تجنب تعديل النماذج الأولية مباشرةً، حيث يمكن أن يؤثر ذلك على جميع الكائنات التي ترث من هذا النموذج الأولي.
- كن على دراية بسلسلة النماذج الأولية: تتبع سلسلة النماذج الأولية بعناية لتجنب التعقيد والصعوبات في الصيانة.
- استخدم أدوات التصحيح (debugging tools): استخدم أدوات التصحيح لتتبع سلسلة النماذج الأولية وفهم كيفية عمل الوراثة.
- ضع في اعتبارك الأداء: ضع في اعتبارك أداء التطبيق عند استخدام الوراثة التفاضلية، وحاول تقليل طول سلسلة النماذج الأولية.
خاتمة
الوراثة التفاضلية هي نموذج وراثة قوي ومرن يستخدم في لغات البرمجة القائمة على النموذج الأولي. يوفر هذا النموذج العديد من المزايا، بما في ذلك المرونة والتبسيط والوراثة المتعددة والتعديل الديناميكي. ومع ذلك، فإنه يحتوي أيضًا على بعض العيوب، بما في ذلك الأداء والتعقيد وصعوبة الصيانة ونقص الأمان. عند استخدام الوراثة التفاضلية، من المهم اتباع أفضل الممارسات لتجنب المشاكل المحتملة. على الرغم من أن الوراثة القائمة على الأصناف شائعة بشكل كبير، إلا أن فهم الوراثة التفاضلية يوفر منظورًا مختلفًا حول تصميم الكائنات وأنظمة البرمجة.