برنامه نویسی شی گرا (Object-oriented programming) و ساخت یافته (Structured Programming) دو روش برنامه نویسی مشهور برای ساخت نرم افزارها هستند. در برنامه نویسی شی گرا، برنامه نویسی مبتنی بر ایجاد شی ها (Objects) و ارتباط آن ها با یکدیگر صورت می گیرد. این روش برنامه نویسی برای مدیریت پیچیدگی و انعطاف پذیری برنامه های بزرگ و پیچیده بسیار مفید بوده و برنامه ها را به توابع و توابع را به کلاس ها تقسیم می کند. از سوی دیگر، روش ساخت یافته به عنوان یک الگوی طراحی برنامه، تمرکز را بر تقسیم وظایف مختلف یک برنامه و ارتباط بین آن ها می گذارد. برنامه نویسی شی گرا و ساخت یافته به عنوان دو رویکرد مهم برنامه نویسی، مزایا و معایب خود را دارند. در این مقاله، به بررسی تفاوت برنامه نویسی شی گرا و ساخت یافته و همچنین کاربرد مشترک آن ها پرداخته خواهد شد. همچنین، توصیه هایی برای انتخاب رویکرد مناسب در پروژه های نرم افزاری نیز ارائه می دهیم.

برنامه نویسی شی گرا

برنامه نویسی شی گرا، یکی از مهم ترین الگوهای برنامه نویسی است که در دهه ۱۹۶۰ میلادی توسط سیمون پیتر ارائه شد. این الگو بر اساس ایده تقسیم شی های مختلف در یک سیستم ایجاد شده است. در برنامه نویسی شی گرا، هر شی یک مجموعه از ویژگی ها و عملکردهای مشخص دارد و با داشتن این مشخصات و عملکردها، قابلیت ارتباط و تعامل با دیگر شی ها را دارا خواهد بود. بر اساس الگو برنامه نویسی شی گرا، برنامه ها با استفاده از شی هایی که دارای ویژگی هایی مانند تعریف (Definition)، خصوصیت (Attribute) و عملکرد (Functionality) هستند، طراحی می شوند. در این سبک برنامه نویسی، شی ها را به دلیل داشتن ویژگی های خاص خود، به عنوان موجودیت های (Entities) منحصر به فرد می شناسیم. این ویژگی های خاص شامل ارث بری (Inheritance)، کپسوله سازی (Encapsulation)، کثرت (Multiplicity) و پلی مورفیسم (Polymorphism) هستند. به عنوان مثال برای کسانی که قصد یادگیری زبان برنامه نویسی PHP و مفاهیم شی گرایی این زبان را دارند، دوره آموزش php سون لرن پیشنهاد می شود. این دوره شما را با مفاهیم پایه و پیشرفته PHP آشنا می کند و یاد می گیرید چگونه از آن برای توسعه وب سایت های پویا استفاده کنید.

مزایا و معایب برنامه نویسی شی گرا

کارایی برنامه نویسی شی گرا را به صورت ویژه در برنامه نویسی های بزرگ و پیچیده می بینیم. این مزایا و کاربردها شامل قابلیت ارائه مدل های موثرتر، جایگزینی رفتارهای تکرارپذیر با ارث بری و همچنین پنهان سازی اطلاعات در شی ها هستند. همچنین، با استفاده از ارث بری، امکان توسعه و گسترش کد بسیار ساده تر می شود. با این حال، استفاده از هر الگوی برنامه نویسی بدون نقطه ضعف نیست. یکی از این معایب، افزایش پیچیدگی کد و اشغال حافظه RAM برنامه است. همچنین، ممکن است استفاده از برنامه نویسی شی گرا در برنامه های کوچک و ساده بیش از حد ازدحام کد و پیچیدگی ایجاد کند. یکی از برجسته ترین کاربردهای برنامه نویسی شی گرا، برنامه نویسی وب بوده که برای ساخت وب سایت ها و برنامه های تحت وب استفاده می شود. همچنین، برنامه نویسی شی گرا در بازی سازی، برنامه های موبایل، نرم افزارهای سیستم عامل و بسیاری دیگر از زمینه های برنامه نویسی کاربرد دارد.

برنامه نویسی ساخت یافته

ساخت یافته یک الگوی برنامه نویسی است که به کمک آن، برنامه نویسان قابلیت تعریف رفتارهای مشخص را به شی ها می دهند و این رفتارها را در پاسخ به وقایع مختلفی که در سیستم رخ می دهند، پیاده سازی می کنند. به این ترتیب، ساخت یافته ها با استفاده از تعریف خود، وضعیت سیستم را نگهداری کرده و در پاسخ به وقایعی که در سیستم رخ می دهند، به روزرسانی می شوند. می توانیم برنامه ساخت یافته را یک کلاس بزرگ بی نام در نظر بگیریم که به نوعی، شکل خاصی از شی گرایی به حساب می آید. برنامه نویسی ساخت یافته بر اساس چند ویژگی اصلی شناخته می شود. این ویژگی ها عبارتند از:

• پویایی: ساخت یافته ها قابلیت پاسخ به وقایع مختلف را دارند.
• کپسوله سازی: ساخت یافته ها مجموعه ای از وضعیت ها و رفتارهای مشخص را دارند که به کمک آن ها، فراخوانی به روزرسانی وضعیت سیستم امکان پذیر است.
• ارتباطات: ساخت یافته ها برای تعامل با یکدیگر و به دست آوردن اطلاعات، از روش های مختلفی مانند ترکیب (Composition)، ارث بری (Inheritance) و تزریق (Dependency Injection) استفاده می کنند.

مزایا و معایب استفاده از برنامه نویسی ساخت یافته

با استفاده از برنامه نویسی ساخت یافته، برنامه نویسان کنترل بهتری بر روی سیستم و پیچیدگی کمتر در کدنویسی را خواهند داشت. این الگوی برنامه نویسی به شکل خودکار نگهداری و به روزرسانی وضعیت های سیستم را انجام می دهد و بهبود امنیت و کارایی سیستم نیز می تواند از دیگر مزایای استفاده از برنامه نویسی ساخت یافته باشد. همچنین، با انتخاب برنامه نویسی ساخت یافته، انعطاف پذیری بیشتری در طراحی و پیاده سازی سیستم ها در اختیارتان قرار می گیرد. این انعطاف پذیری به دلیل این است که ساخت یافته ها به صورت ماژولار طراحی شده اند و به راحتی می توانند تغییر کنند. این الگوی برنامه نویسی خالی از نقاظ ضعف نیست. به عنوان مثال، به دلیل پیچیدگی بالا، ممکن است برای برنامه نویسانی که با آن آشنایی ندارند، سخت باشد. کاهش عملکرد سیستم نیز از دیگر معایب این روش محسوب می شود. برنامه نویسی ساخت یافته در بسیاری از زمینه های برنامه نویسی مورد استفاده قرار می گیرد؛ یعنی کاربرد برنامه نویسی ساخت یافته در طراحی و پیاده سازی سیستم های حمل و نقل، بازی های ویدیویی، سیستم مدیریت محتوا و بسیاری زمینه های دیگر قابل استفاده خواهد بود. به طور خاص، از ساخت یافته در زبان های برنامه نویسی مانند جاوا، پایتون و سی شارپ استفاده می شود.

تفاوت برنامه نویسی شی گرا و ساخت یافته

برای آموزش برنامه نویسی باید با دو متد شی گرایی و ساختار یافته آشنا باشید. در یک نگاه کلی، در برنامه نویسی شی گرا، تمرکز بر روی اشیا (شی) و روابط بین آن ها قرار دارد که شامل وضعیت و رفتار مشخصی از سیستم است و هدفی جز بهبود قابلیت نگهداری، قابلیت گسترش و خوانایی کد ندارد. از طرف دیگر، در برنامه نویسی ساخت یافته، تمرکز بر روی معماری سیستم بوده و هدف کلی آن بهبود خصوصیات سیستم از جمله پایداری، امنیت و قابلیت توسعه است. همچنین برنامه نویسی ساخت یافته معماری سیستم را به چندین بخش کوچک تقسیم می کند و هر قسمت به طور مستقل از دیگر قسمت ها، مدیریت می شوند. خوانایی کد، قابلیت گسترش و توسعه، کاهش تکرار کدنویسی و افزایش قابلیت نگهداری در برنامه نویسی شی گرا در مقابل برنامه نویسی ساخت با پایداری، قابلیت توسعه، امنیت و قابلیت استفاده مجدد قرار دارند. مثال کاربردی برای برنامه نویسی شی گرا می تواند پیاده سازی یک برنامه پخش موسیقی باشد. در این حالت، هر آهنگ به عنوان یک شی در نظر گرفته می شود که قابلیت نگهداری و گسترش برنامه را بهبود می بخشد. یک مثال مفهومی برای برنامه نویسی ساخت یافته نیز می توان به ایجاد یک سیستم بانکی اشاره کرد. در این حالت، سیستم به چندین قسمت کوچک تقسیم می شود که هر قسمت به طور مستقل از دیگر قسمت ها مدیریت می شود. این الگوی برنامه نویسی برای بهبود پایداری، امنیت و قابلیت توسعه سیستم کارایی دارند. در ادامه، به صورت خلاصه به تفاوت های برنامه نویسی شی گرا و ساخت یافته اشاره می کنیم:

• شی ها در برنامه نویسی شی گرا مجموعه ای از کلاس ها و اشیای مرتبط با هم هستند، اما در برنامه نویسی ساخت یافته فانکشن ها به صورت جدا از هم فراخوانی می شوند.
• یکی از مهمترین تفاوت ها این است که شی گرایی مبتنی بر داده ها (دیتا) بوده، ولی برنامه نویسی ساخت یافته بر Process  تاکید دارد.
• در برنامه نویسی شی گرا کوچکترین واحدها Object  نام دارند، اما در برنامه نویسی ساخت یافته Function های غیروابسته کوچکترین واحد هستند.
• از لحاظ امنیت، برنامه نویسی شی گرا پیشتاز است. قابلیت Data Hiding این برتری را توجیح می کند.
• برای نوشتن برنامه های پیچیده و سنگین، باید به سراغ برنامه نویسی شی گرا بروید، چرا که برنامه نویسی ساخت یافته بازده خوبی در سازماندهی برنامه های بسیار پیچیده ندارد.

برنامه نویسی شی گرا یا ساخت یافته؟ کدام را انتخاب کنیم؟

برای پروژه های کوچک، استفاده از رویکرد ساخت یافته به عنوان یک روش ساده و قابل اجرا، توصیه می شود. با متدهای ساخت یافته، می توانید به راحتی کدهای خود را سازماندهی و برای نگهداری و توسعه آن ها بهترین شیوه را انتخاب کنید. همچنین، برای پروژه های کوچک، استفاده از پارادایم برنامه نویسی شی گرا نیز گزینه بدی نیست. این رویکرد به شما اجازه می دهد تا کدهایی با کیفیت بالا و قابلیت گسترش بیشتر بسازید و برای پشتیبانی از تغییرات در آینده، ساده تر وارد عمل شوید. برای پروژه های بزرگ و پیچیده، استراتژی کمی تغییر می کند؛ به طوری که ترکیب برنامه نویسی شی گرا و ساخت یافته را توصیه می کنیم. با این رویکرد ادغامی، به راحتی کدهای پیچیده خود را سر و سامان خواهید داد و از قابلیت باز استفاده کد بهره مند می شوید. در ادامه، از پارادایم برنامه نویسی شی گرا برای تعامل بین اجزای سیستم استفاده کنید و قابلیت تغییر در آینده سیستم را داشته باشید. باید اعتراف کنیم که استفاده از مفاهیم شی گرایی در ساخت یافته ها، به طور موثری می تواند باعث بهبود خصوصیات ساختاری و نگهداری کد شود. به عنوان مثال، استفاده از ارث بری و پلی مورفیسم در ساخت یافته ها، قابلیت باز استفاده کد را بالا می برد و باعث افزایش کیفیت ساختاری سیستم خواهد شد. در پروژه های بزرگ و پیچیده، استفاده مجزا از رویکرد کافی نبوده و بی شک نیاز به ترکیب آن ها با هم وجود دارد. از این رو، اکثر پروژه های بزرگ و تجاری موفق از ترکیب برنامه نویسی شی گرا و ساخت یافته به موفقیت رسیده اند. یکی از مثال های مهم از ترکیب موفق برنامه نویسی شی گرا و ساخت یافته در پروژه های بزرگ، استفاده از الگوی طراحی MVC است. در این الگو، مدل (Model) به عنوان قسمت اصلی سیستم از رویکرد شی گرایی استفاده می کند؛ در عین حال، کنترلر (Controller) و نمایشگر (View) نیز به صورت ساخت یافته و با استفاده از مفاهیم شی گرایی پیاده سازی شده اند. این ترکیب حساب شده، باعث افزایش قابلیت باز استفاده کد و بهبود خصوصیات ساختاری و نگهداری کد شده است.   

عوامل مؤثر در انتخاب رویکرد مناسب برای پروژه های نرم افزاری

برای انتخاب رویکرد مناسب برای پروژه های نرم افزاری، باید به چندین عامل توجه کنید. برخی از مهم ترین عوامل شامل موارد زیر می شود:

• تکنولوژی مورد استفاده: هر تکنولوژی و زبان برنامه نویسی، رویکردهای مختلف برنامه نویسی را پشتیبانی می کند. برای مثال، تکنولوژی های وب مانند جاوااسکریپت و پایتون، با رویکردهای مختلفی از جمله برنامه نویسی شی گرا و تابعی سازگار هستند.
• نیازهای کاربر محور: برای پروژه هایی که نیاز به ارتباط با کاربر دارند، مانند پروژه های وب، استفاده از رویکردهایی مانند مدل MVC می تواند مفید باشد. این رویکرد به شما امکان می دهد تا اجزای مختلف سیستم را به شیوه ای سازماندهی کنید که قابلیت تغییر آن را افزایش دهد.
• توانایی تیم برنامه نویسی: برای پروژه هایی که توسط یک تیم برنامه نویسی جلو می رود، رویکردهایی که به راحتی قابلیت توسعه و نگهداری را فراهم می کنند، مانند ترکیب برنامه نویسی شی گرا و ساخت یافته، توصیه می شوند.
• ارزیابی رویکردهای برنامه نویسی: ارزیابی روش های برنامه نویسی در پروژه های مختلف، می تواند به تصمیم گیری در انتخاب رویکرد مناسب کمک کند. برای مثال، در پروژه هایی که به پایگاه داده وابسته هستند، استفاده از روش های شی گرا می تواند باعث شفافیت بیشتر در ساختار کد شود. همچنین، استفاده از روش های TDD (توسعه تست محور) می تواند به کاهش خطاها در کد و بهبود کیفیت نرم افزار کمک کند.
• سابقه استفاده: سابقه استفاده از یک رویکرد برنامه نویسی در پروژه های قبلی نیز می تواند در انتخاب روش مناسب برای پروژه جدید کمک کند. اگر یک روش خاص در پروژه های قبلی با موفقیت استفاده شده باشد، احتمال موفقیت در پروژه جدید بیشتر است.
• استانداردهای صنعتی: در برنامه نویسی، استفاده از استانداردهای صنعتی، می تواند باعث بهبود کیفیت کد و قابلیت نگهداری و توسعه آن شود. برای مثال، استفاده از استاندارد های نامگذاری متغیرها، توابع و کلاس ها، باعث شفافیت بیشتر در کد شده و به کاهش خطاها کمک می کند.

نتیجه گیری

باید اعتراف کنیم که استفاده از ترکیب رویکردهای برنامه نویسی شی گرا و ساخت یافته، برای پروژه های بزرگ و پیچیده، بسیار مناسب است. این رویکردها به توسعه و نگهداری سیستم های بزرگ کمک می کنند و با استفاده از ابزارهای مناسب مانند نمودارهای UML، قابلیت توسعه و نگهداری را بهبود می بخشند. به عنوان توصیه نهایی، پیشنهاد می دهیم که برای انتخاب رویکرد مناسب در پروژه های نرم افزاری، باید به مواردی مانند اندازه و پیچیدگی پروژه، تکنولوژی مورد استفاده، نیازهای کاربری و توانایی تیم برنامه نویسی توجه کرد. در نهایت، انتخاب رویکرد مناسب برای پروژه های نرم افزاری، می تواند به بهبود عملکرد و کارایی سیستم و بهبود تجربه کاربری کمک کند و نباید کم ارزش تلقی شود.