تفاوت برنامه نویسی شی گرا و ساخت یافته چیست؟

برنامه نویسی شی گرا (Object-oriented programming) و ساخت یافته (Structured Programming) دو روش برنامه نویسی مشهور برای ساخت نرم‌افزارها هستند. در برنامه نویسی شی گرا، برنامه نویسی مبتنی بر ایجاد شی‌ها (Objects) و ارتباط آن‌ها با یکدیگر صورت می‌گیرد. این روش برنامه نویسی برای مدیریت پیچیدگی و انعطاف‌پذیری برنامه‌های بزرگ و پیچیده بسیار مفید بوده و برنامه‌ها را به توابع و توابع را به کلاس‌ها تقسیم می‌کند. از سوی دیگر، روش ساخت یافته به عنوان یک الگوی طراحی برنامه، تمرکز را بر تقسیم وظایف مختلف یک برنامه و ارتباط بین آن‌ها می‌گذارد.
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 آن‌ها پرداخته خواهد شد. همچنین، توصیه‌هایی برای انتخاب رویکرد مناسب در پروژه‌های نرم‌افزاری نیز ارائه می‌دهیم.

برنامه نویسی شی گرا

برنامه نویسی شی گرا، یکی از مهم‌ترین الگوهای برنامه نویسی است که در دهه ۱۹۶۰ میلادی توسط سیمون پیتر ارائه شد. این الگو بر اساس ایده‌ تقسیم شی‌های مختلف در یک سیستم ایجاد شده است. در برنامه نویسی شی گرا، هر شی یک مجموعه از ویژگی‌ها و عملکردهای مشخص دارد و با داشتن این مشخصات و عملکردها، قابلیت ارتباط و تعامل با دیگر شی‌ها را دارا خواهد بود.

بر اساس الگو برنامه نویسی شی گرا، برنامه‌ها با استفاده از شی‌هایی که دارای ویژگی‌هایی مانند تعریف (Definition)، خصوصیت (Attribute) و عملکرد (Functionality) هستند، طراحی می‌شوند. در این سبک برنامه نویسی، شی‌ها را به دلیل داشتن ویژگی‌های خاص خود، به عنوان موجودیت‌های (Entities) منحصر به فرد می‌شناسیم. این ویژگی‌های خاص شامل ارث‌ بری (Inheritance)، کپسوله سازی (Encapsulation)، کثرت (Multiplicity) و پلی‌مورفیسم (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 می‌شود. این دوره شما را با مفاهیم پایه و پیشرفته PHP آشنا می‌کند و یاد می‌گیرید چگونه از آن برای توسعه وب سایت‌های پویا استفاده کنید.

مزایا و معایب برنامه نویسی شی گرا

کارایی برنامه ‌نویسی شی گرا را به‌ صورت ویژه در برنامه‌نویسی‌های بزرگ و پیچیده می‌بینیم. این مزایا و کاربردها شامل قابلیت ارائه‌ مدل‌های موثرتر، جایگزینی رفتارهای تکرارپذیر با ارث‌بری و همچنین پنهان‌سازی اطلاعات در شی‌ها هستند. همچنین، با استفاده از ارث‌بری، امکان توسعه و گسترش کد بسیار ساده‌تر می‌شود. 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 برنامه‌های کوچک و ساده بیش از حد ازدحام کد و پیچیدگی ایجاد کند.

یکی از برجسته‌ترین کاربردهای برنامه ‌نویسی شی گرا، برنامه ‌نویسی وب بوده که برای ساخت وب سایت‌ها و برنامه‌های تحت وب استفاده می‌شود. همچنین، برنامه‌ نویسی شی گرا در بازی سازی، برنامه‌های موبایل، نرم‌افزارهای سیستم عامل و بسیاری دیگر از زمینه‌های برنامه ‌نویسی کاربرد دارد.

برنامه نویسی ساخت یافته

ساخت یافته یک الگوی برنامه ‌نویسی است که به کمک آن، برنامه‌نویسان قابلیت تعریف رفتارهای مشخص را به شی‌ها می‌دهند و این رفتارها را در پاسخ به وقایع مختلفی که در سیستم رخ می‌دهند، پیاده‌سازی می‌کنند. به این ترتیب، ساخت یافته‌ها با استفاده از تعریف خود، وضعیت سیستم را نگهداری کرده و در پاسخ به وقایعی که در سیستم رخ می‌دهند، به‌روزرسانی می‌شوند. می‌توانیم برنامه ساخت یافته را یک کلاس بزرگ بی‌نام در نظر بگیریم که به نوعی، شکل خاصی از شی گرایی به حساب می‌آید.

برنامه نویسی ساخت یافته بر اساس چند ویژگی ‌اصلی شناخته می‌شود. این ویژگی‌ها عبارتند از:

• پویایی: ساخت یافته‌ها قابلیت پاسخ به وقایع مختلف را دارند.
• کپسوله سازی: ساخت یافته‌ها مجموعه‌ای از وضعیت‌ها و رفتارهای مشخص را دارند که به کمک آن‌ها، فراخوانی به‌روزرسانی وضعیت سیستم امکان‌پذیر است.
• ارتباطات: ساخت یافته‌ها برای تعامل با یکدیگر و به‌دست آوردن اطلاعات، از روش‌های مختلفی مانند ترکیب (Composition)، ارث بری (Inheritance) و تزریق (Dependency Injection) استفاده می‌کنند.

مزایا و معایب استفاده از برنامه نویسی ساخت یافته

با استفاده از برنامه نویسی ساخت یافته، برنامه‌نویسان کنترل بهتری بر روی سیستم و پیچیدگی کمتر در کدنویسی را خواهند داشت. این الگوی برنامه‌نویسی به شکل خودکار نگهداری و به‌روزرسانی وضعیت‌های سیستم را انجام می‌دهد و بهبود امنیت و کارایی سیستم نیز می‌تواند از دیگر مزایای استفاده از برنامه نویسی ساخت یافته باشد. همچنین، با انتخاب برنامه نویسی ساخت یافته، انعطاف‌پذیری بیشتری در طراحی و پیاده‌سازی سیستم‌ها در اختیارتان قرار می‌گیرد. این انعطاف‌پذیری به دلیل این است که ساخت یافته‌ها به صورت ماژولار طراحی شده‌اند و به‌راحتی می‌توانند تغییر کنند. این الگوی برنامه ‌نویسی خالی از نقاظ ضعف نیست. به عنوان مثال، به دلیل پیچیدگی بالا، ممکن است برای برنامه‌نویسانی که با آن آشنایی ندارند، سخت باشد. کاهش عملکرد سیستم نیز از دیگر معایب این روش محسوب می‌شود.

برنامه نویسی ساخت یافته در بسیاری از زمینه‌های برنامه نویسی مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ یعنی کاربرد برنامه نویسی ساخت یافته در طراحی و پیاده‌سازی سیستم‌های حمل و نقل، بازی‌های ویدیویی، سیستم‌ مدیریت محتوا و بسیاری زمینه‌های دیگر قابل استفاده خواهد بود. به‌طور خاص، از ساخت یافته در زبان‌‌های برنامه ‌نویسی مانند جاوا، پایتون و سی‌شارپ استفاده می‌شود.

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 آن‌ها 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 می‌کند و هر قسمت به طور مستقل از دیگر قسمت‌ها، مدیریت می‌شوند.
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 می‌تواند پیاده‌سازی یک برنامه پخش موسیقی باشد. در این حالت، هر آهنگ به عنوان یک شی در نظر گرفته می‌شود که قابلیت نگهداری و گسترش برنامه را بهبود می‌بخشد.
یک مثال مفهومی برای برنامه نویسی ساخت یافته نیز می‌توان به ایجاد یک سیستم بانکی اشاره کرد. در این حالت، سیستم به چندین قسمت کوچک تقسیم می‌شود که هر قسمت به طور مستقل از دیگر قسمت‌ها مدیریت می‌شود. این الگوی برنامه نویسی برای بهبود پایداری، امنیت و قابلیت توسعه سیستم کارایی دارند. در ادامه، به صورت خلاصه به تفاوت‌های برنامه نویسی شی گرا و ساخت یافته اشاره می‌کنیم:

• شی‌ها در برنامه نویسی شی گرا مجموعه‌ای از کلاس‌ها و اشیای مرتبط با هم هستند، اما در برنامه نویسی ساخت یافته فانکشن‌ها به صورت جدا از هم فراخوانی می‌شوند.
• یکی از مهمترین تفاوت‌ها این است که شی گرایی مبتنی بر داده‌ها (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 می‌کند.
• برای نوشتن برنامه‌های پیچیده و سنگین، باید به سراغ برنامه نویسی شی گرا بروید، چرا که برنامه نویسی ساخت یافته بازده خوبی در سازماندهی برنامه‌های بسیار پیچیده ندارد.

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

برای پروژه‌های کوچک، استفاده از رویکرد ساخت یافته به عنوان یک روش ساده و قابل اجرا، توصیه می‌شود. با متدهای ساخت یافته، می‌توانید به راحتی کدهای خود را سازماندهی و برای نگهداری و توسعه آن‌ها بهترین شیوه را انتخاب کنید. همچنین، برای پروژه‌های کوچک، استفاده از پارادایم برنامه نویسی شی گرا نیز گزینه بدی نیست. این رویکرد به شما اجازه می‌دهد تا کدهایی با کیفیت بالا و قابلیت گسترش بیشتر بسازید و برای پشتیبانی از تغییرات در آینده، ساده‌تر وارد عمل شوید.

برای پروژه‌های بزرگ و پیچیده، استراتژی کمی تغییر می‌کند؛ به طوری که ترکیب برنامه نویسی شی گرا و ساخت یافته را توصیه می‌کنیم. با این رویکرد ادغامی، به راحتی کدهای پیچیده خود را سر و سامان خواهید داد و از قابلیت باز استفاده کد بهره‌مند می‌شوید. 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 یافته‌ها، به طور موثری می‌تواند باعث بهبود خصوصیات ساختاری و نگهداری کد شود. به عنوان مثال، استفاده از ارث بری و پلی‌مورفیسم در ساخت یافته‌ها، قابلیت باز استفاده کد را بالا می‌برد و باعث افزایش کیفیت ساختاری سیستم خواهد شد. در پروژه‌های بزرگ و پیچیده، استفاده مجزا از رویکرد کافی نبوده و بی‌شک نیاز به ترکیب آن‌ها با هم وجود دارد. از این رو، اکثر پروژه‌های بزرگ و تجاری موفق از ترکیب برنامه نویسی شی گرا و ساخت یافته به موفقیت رسیده‌اند.

یکی از مثال‌های مهم از ترکیب موفق برنامه نویسی شی گرا و ساخت یافته در پروژه‌های بزرگ، استفاده از الگوی طراحی MVC است. در این الگو، مدل (Model) به عنوان قسمت اصلی سیستم از رویکرد شی گرایی استفاده می‌کند؛ در عین حال، کنترلر (Controller) و نمایشگر (View) نیز به صورت ساخت یافته و با استفاده از مفاهیم شی گرایی پیاده‌سازی شده‌اند. این ترکیب حساب‌شده، باعث افزایش قابلیت باز استفاده کد و بهبود خصوصیات ساختاری و نگهداری کد شده است.

 

عوامل مؤثر در انتخاب رویکرد مناسب برای پروژه‌های نرم افزاری

برای انتخاب رویکرد مناسب برای پروژه‌های نرم‌افزاری، باید به چندین عامل توجه کنید. برخی از مهم‌ترین عوامل شامل موارد زیر می‌شود:

• تکنولوژی مورد استفاده: هر تکنولوژی و زبان برنامه ‌نویسی، رویکردهای مختلف برنامه ‌نویسی را پشتیبانی می‌کند. برای مثال، تکنولوژی‌های وب مانند جاوااسکریپت و پایتون، با رویکردهای مختلفی از جمله برنامه‌نویسی شی گرا و تابعی سازگار هستند.
• نیازهای کاربر محور: برای پروژه‌هایی که نیاز به ارتباط با کاربر دارند، مانند پروژه‌های وب، استفاده از رویکردهایی مانند مدل MVC می‌تواند مفید باشد. این رویکرد به شما امکان می‌دهد تا اجزای مختلف سیستم را به شیوه‌ای سازماندهی کنید که قابلیت تغییر آن را افزایش دهد.
• توانایی تیم برنامه نویسی: برای پروژه‌هایی که توسط یک تیم برنامه‌نویسی جلو می‌رود، رویکردهایی که به راحتی قابلیت توسعه و نگهداری را فراهم می‌کنند، مانند ترکیب برنامه‌نویسی شی گرا و ساخت یافته، توصیه می‌شوند.
• ارزیابی رویکردهای برنامه‌نویسی: ارزیابی روش‌های برنامه‌نویسی در پروژه‌های مختلف، می‌تواند به تصمیم‌گیری در انتخاب رویکرد مناسب کمک کند. برای مثال، در پروژه‌هایی که به پایگاه داده وابسته هستند، استفاده از روش‌های شی گرا می‌تواند باعث شفافیت بیشتر در ساختار کد شود. همچنین، استفاده از روش‌های TDD (توسعه تست محور) می‌تواند به کاهش خطاها در کد و بهبود کیفیت نرم‌افزار کمک کند.
• سابقه استفاده: سابقه استفاده از یک رویکرد برنامه ‌نویسی در پروژه‌های قبلی نیز می‌تواند در انتخاب روش مناسب برای پروژه جدید کمک کند. اگر یک روش خاص در پروژه‌های قبلی با موفقیت استفاده شده باشد، احتمال موفقیت در پروژه جدید بیشتر است.
• استانداردهای صنعتی: در برنامه ‌نویسی، استفاده از استانداردهای صنعتی، می‌تواند باعث بهبود کیفیت کد و قابلیت نگهداری و توسعه آن شود. برای مثال، استفاده از استاندارد‌های نامگذاری متغیرها، توابع و کلاس‌ها، باعث شفافیت بیشتر در کد شده و به کاهش خطاها کمک می‌کند.

نتیجه گیری

باید اعتراف کنیم که استفاده از ترکیب رویکردهای برنامه‌نویسی شی گرا و ساخت یافته، برای پروژه‌های بزرگ و پیچیده، بسیار مناسب است. این رویکردها به توسعه و نگهداری سیستم‌های بزرگ کمک می‌کنند و با استفاده از ابزارهای مناسب مانند نمودارهای UML، قابلیت توسعه و نگهداری را بهبود می‌بخشند. به عنوان توصیه نهایی، پیشنهاد می‌دهیم که برای انتخاب رویکرد مناسب در پروژه‌های نرم‌افزاری، باید به مواردی مانند اندازه و پیچیدگی پروژه، تکنولوژی مورد استفاده، نیازهای کاربری و توانایی تیم برنامه‌نویسی توجه کرد. در نهایت، انتخاب رویکرد مناسب برای پروژه‌های نرم‌افزاری، می‌تواند به بهبود عملکرد و کارایی سیستم و بهبود تجربه کاربری کمک کند و نباید کم‌ارزش تلقی شود.