فهم (GRASP) – تصميم موجه للكائنات (GRASP: Object-Oriented Design)

تاريخ وأهمية GRASP

تم تطوير GRASP من قبل كريغ لارمان في كتابه “تطبيق أنماط التصميم وإعادة التصميم” (Applying UML and Patterns: An Introduction to Object-Oriented Analysis and Design and the Unified Process). قدم لارمان هذه المبادئ كجزء من نهجه في تصميم البرمجيات موجهة للكائنات، بهدف توفير إرشادات عملية للمطورين لتطبيق مفاهيم التصميم الجيد. أصبحت GRASP مع مرور الوقت جزءًا أساسيًا من مجموعة أدوات المطور، حيث توفر إطار عمل لتقييم التصميمات واختيار الحلول المناسبة.

تكمن أهمية GRASP في قدرتها على معالجة المشكلات الشائعة في تصميم البرمجيات، مثل التعقيد المفرط، وصعوبة التغيير، والتكرار غير الضروري للشيفرة. من خلال تطبيق هذه المبادئ، يمكن للمطورين تجنب هذه المشكلات، وتحسين قابلية صيانة الشيفرة، وتقليل الوقت والجهد اللازمين لإجراء التغييرات.

مبادئ GRASP التسعة

تتضمن مبادئ GRASP التسعة ما يلي:

خبير المعلومات (Information Expert): يعين المسؤولية للفئة التي تمتلك المعلومات اللازمة لتنفيذها.
منشئ (Creator): يعين مسؤولية إنشاء الكائنات للفئة التي تحتاجها أو تحتوي عليها أو يمكن أن تربطها.
الاقتران المنخفض (Low Coupling): يهدف إلى تقليل الاعتماديات بين الفئات، مما يزيد من مرونة النظام وقابليته للتغيير.
التماسك العالي (High Cohesion): يهدف إلى جعل الفئات مسؤولة عن عدد قليل من المهام ذات الصلة بشكل وثيق.
التحكم في التنوع (Controller): يحدد فئة مسؤولة عن استقبال طلبات النظام.
البديل (Polymorphism): يعين المسؤولية بناءً على التنوع السلوكي.
التحقق من النطاق (Pure Fabrication): يعين المسؤولية لفئة غير طبيعية لتقليل التعقيد.
حماية التغيير (Protected Variations): يحمي العناصر من التغيير.
النظام المباشر (Indirection): يعين المسؤولية للكائنات الوسيطة لتجنب الاقتران المباشر بين الكائنات.

شرح مبادئ GRASP بالتفصيل

دعونا نتعمق في كل مبدأ من مبادئ GRASP:

1. خبير المعلومات (Information Expert):

هذا المبدأ هو الأبسط والأكثر بديهية. يحدد أن الفئة التي تمتلك المعلومات اللازمة لتنفيذ مهمة معينة يجب أن تكون مسؤولة عن تلك المهمة. على سبيل المثال، إذا كان لديك فئة تمثل حسابًا مصرفيًا، فيجب أن تكون هذه الفئة مسؤولة عن حساب الرصيد، وإجراء عمليات السحب والإيداع. يضمن هذا المبدأ أن تكون المسؤوليات موزعة بشكل منطقي، وأن تكون المعلومات مركزية في مكان واحد.

2. منشئ (Creator):

يوصي هذا المبدأ بتعيين مسؤولية إنشاء الكائنات للفئة التي تحتاجها أو تحتوي عليها أو يمكن أن تربطها. على سبيل المثال، إذا كان لديك فئة تمثل طلبًا، فقد تكون الفئة المسؤولة عن إدارة العملاء مسؤولة عن إنشاء كائنات الطلبات. هذا يقلل من التعقيد ويجعل النظام أكثر سهولة في الفهم.

3. الاقتران المنخفض (Low Coupling):

يشير الاقتران إلى درجة اعتماد الفئات على بعضها البعض. يهدف هذا المبدأ إلى تقليل الاعتماديات بين الفئات قدر الإمكان. هذا يجعل النظام أكثر مرونة وقابلاً للتغيير. إذا كانت الفئات مرتبطة بشكل كبير، فإن أي تغيير في فئة واحدة قد يتطلب تغييرات في فئات أخرى، مما يزيد من خطر الأخطاء ويجعل عملية الصيانة أكثر صعوبة.

4. التماسك العالي (High Cohesion):

يشير التماسك إلى درجة تركيز الفئة على مهمة واحدة أو عدد قليل من المهام ذات الصلة. يهدف هذا المبدأ إلى جعل الفئات متماسكة قدر الإمكان. الفئة ذات التماسك العالي سهلة الفهم والصيانة وإعادة الاستخدام. على سبيل المثال، يجب أن تركز الفئة التي تمثل حسابًا مصرفيًا على العمليات المتعلقة بالحساب، مثل السحب والإيداع، بدلاً من تضمين مهام أخرى غير ذات صلة.

5. التحكم في التنوع (Controller):

يحدد هذا المبدأ فئة مسؤولة عن استقبال طلبات النظام. تعمل هذه الفئة كواجهة بين واجهة المستخدم والفئات الأخرى في النظام. هذا يساعد على فصل واجهة المستخدم عن منطق الأعمال، مما يجعل النظام أكثر مرونة وقابلاً للتغيير.

6. البديل (Polymorphism):

يوصي هذا المبدأ بتعيين المسؤولية بناءً على التنوع السلوكي. عندما يكون هناك سلوكيات مختلفة يجب تنفيذها بناءً على نوع الكائن، يجب استخدام تعدد الأشكال (polymorphism) لتحديد الفئة المناسبة لتنفيذ السلوك. هذا يسمح للنظام بالتعامل مع أنواع مختلفة من الكائنات بطريقة عامة، مما يزيد من مرونته وقابليته للتوسع.

7. التحقق من النطاق (Pure Fabrication):

يوصي هذا المبدأ بتعيين المسؤولية لفئة غير طبيعية، أي فئة غير جزء من نطاق المشكلة، لتقليل التعقيد. تُستخدم هذه الفئات في المقام الأول لتقديم وظائف معينة أو لحل مشكلات التصميم. هذا يساعد على تبسيط التصميم وتقليل الاعتماديات بين الفئات.

8. حماية التغيير (Protected Variations):

يهدف هذا المبدأ إلى حماية العناصر من التغيير. يمكن تحقيق ذلك من خلال استخدام تقنيات مثل التجريد، والواجهات، وأنماط التصميم. هذا يساعد على تقليل تأثير التغييرات في جزء من النظام على الأجزاء الأخرى.

9. النظام المباشر (Indirection):

يوصي هذا المبدأ بتعيين المسؤولية للكائنات الوسيطة لتجنب الاقتران المباشر بين الكائنات. هذا يسمح بتغيير الكائنات دون الحاجة إلى تغيير الكائنات التي تعتمد عليها بشكل مباشر. على سبيل المثال، يمكن استخدام طبقة تجريد لتوفير واجهة بين واجهة المستخدم والبيانات الأساسية.

فوائد استخدام GRASP

يوفر استخدام مبادئ GRASP العديد من الفوائد للمطورين والفرق البرمجية:

تصميم أفضل: يساعد GRASP في إنشاء تصميمات برمجية أفضل وأكثر تنظيمًا.
قابلية الصيانة: تسهل هذه المبادئ صيانة الشيفرة وتعديلها.
إعادة الاستخدام: تعزز GRASP إمكانية إعادة استخدام الشيفرة.
قابلية التوسع: تجعل GRASP الأنظمة أكثر قابلية للتوسع.
تقليل التعقيد: تساعد في تقليل التعقيد في تصميم البرمجيات.
تحسين الجودة: تساهم في تحسين جودة الشيفرة.

أمثلة على تطبيق GRASP

لنلقِ نظرة على بعض الأمثلة لكيفية تطبيق مبادئ GRASP:

مثال 1: خبير المعلومات (Information Expert)

لنفترض أن لديك نظامًا لإدارة الكتب. إذا كنت بحاجة إلى معرفة سعر كتاب معين، فإن الفئة التي تمثل الكتاب (Book) هي خبير المعلومات، لأنها تمتلك معلومات حول سعر الكتاب.

مثال 2: منشئ (Creator)

إذا كنت بحاجة إلى إنشاء كائن جديد من نوع Order، فمن الأفضل أن تكون الفئة التي تدير العملاء (Customer) هي المسؤولة عن إنشاء كائنات Order. هذا يضمن أن الفئة Customer تعرف كيفية إنشاء كائنات Order.

مثال 3: الاقتران المنخفض (Low Coupling)

لتجنب الاقتران المباشر، يمكنك استخدام واجهات (interfaces). على سبيل المثال، إذا كان لديك فئة تقوم بمعالجة الدفع (Payment)، فيجب أن تعتمد هذه الفئة على واجهة تحدد سلوك الدفع، وليس على فئات محددة مثل PayPal أو Stripe. هذا يجعل النظام أكثر مرونة وقابلاً للتغيير.

مثال 4: التماسك العالي (High Cohesion)

إذا كانت لديك فئة تقوم بمهام متعددة غير ذات صلة، فيجب تقسيمها إلى فئات أصغر وأكثر تخصصًا. على سبيل المثال، بدلاً من وجود فئة واحدة تقوم بمعالجة البيانات وإرسال رسائل البريد الإلكتروني، يجب أن يكون لديك فئة واحدة لمعالجة البيانات وفئة أخرى لإرسال رسائل البريد الإلكتروني.

مثال 5: التحكم في التنوع (Controller)

في تطبيق ويب، يمكن أن يكون لديك فئة Controller مسؤولة عن استقبال طلبات المستخدم (مثل الضغط على زر) ومعالجتها. ثم يقوم Controller بالتفاعل مع الفئات الأخرى في النظام.

تحديات استخدام GRASP

على الرغم من فوائد GRASP، هناك بعض التحديات التي يجب على المطورين مراعاتها:

التعقيد: قد يكون فهم جميع مبادئ GRASP وتطبيقها أمرًا صعبًا في البداية.
المرونة: قد يؤدي التطبيق المفرط لـ GRASP إلى تصميمات معقدة بشكل مفرط.
الحكم: يتطلب تطبيق GRASP الجيد حكمًا جيدًا وخبرة في تصميم البرمجيات.

من المهم أن نتذكر أن GRASP هي مجموعة من المبادئ الإرشادية، وليست قواعد صارمة. يجب على المطورين استخدام هذه المبادئ بمرونة، وتعديلها لتناسب احتياجات المشروع المحدد.

نصائح لتطبيق GRASP بنجاح

لتحقيق أقصى استفادة من GRASP، إليك بعض النصائح:

البدء بالأساسيات: ابدأ بتعلم المبادئ الأساسية مثل خبير المعلومات ومنشئ، ثم انتقل إلى المبادئ الأكثر تقدمًا.
التدرب: مارس تطبيق GRASP في مشاريع صغيرة قبل استخدامه في مشاريع أكبر.
المراجعة: قم بمراجعة تصميماتك بانتظام للتأكد من أنك تتبع مبادئ GRASP بشكل صحيح.
التعلم المستمر: ابق على اطلاع بأحدث التقنيات وأفضل الممارسات في تصميم البرمجيات.
المرونة: كن مستعدًا لتعديل تطبيقك لـ GRASP حسب الحاجة.

خاتمة

GRASP هي مجموعة قيمة من المبادئ التي يمكن للمطورين استخدامها لتصميم أنظمة برمجية جيدة التصميم. من خلال فهم هذه المبادئ وتطبيقها بشكل صحيح، يمكن للمطورين تحسين جودة الشيفرة، وتقليل التعقيد، وزيادة الإنتاجية. على الرغم من وجود بعض التحديات، فإن فوائد استخدام GRASP تفوق بكثير التكاليف. GRASP هو أداة أساسية لكل مطور جاد في تصميم البرمجيات موجهة للكائنات.

المراجع

“`