شی (Object) چیست؟

شی یک بسته نرم‌افزاری از وضعیت و رفتار مرتبط است. این بخش توضیح می‌دهد وضعیت و رفتار چگونه در یک شی نمایش داده می‌شوند، مفهوم بسته‌بندی داده (Data Encapsulation) را معرفی می‌کند و مزایای طراحی نرم‌افزار به این شکل را توضیح می‌دهد.

اشیا دو ویژگی مشترک دارند: همه آن‌ها وضعیت و رفتار دارند. سگ‌ها وضعیت دارند (نام، رنگ، نژاد، گرسنه بودن) و رفتار (پارس کردن، بازی کردن، تکان دادن دم). دوچرخه‌ها هم وضعیت دارند (دنده فعلی، سرعت پدال فعلی، سرعت فعلی) و رفتار (تغییر دنده، تغییر سرعت پدال، ترمز). شناسایی وضعیت و رفتار اشیای دنیای واقعی روش عالی برای شروع فکر کردن به سبک برنامه‌نویسی شی‌گرا است.

یک دقیقه وقت بگذارید و اشیای دنیای واقعی اطراف خود را مشاهده کنید. برای هر شی از خود بپرسید: «چه وضعیت‌هایی ممکن است این شی داشته باشد؟» و «چه رفتارهایی ممکن است این شی انجام دهد؟». مشاهدات خود را یادداشت کنید. مثلاً چراغ میز شما ممکن است فقط دو وضعیت (روشن و خاموش) و دو رفتار (روشن کردن، خاموش کردن) داشته باشد، اما رادیوی میز شما وضعیت‌های اضافی (روشن، خاموش، صدای فعلی، ایستگاه فعلی) و رفتارهای بیشتری (افزایش صدا، کاهش صدا، جستجو، اسکن و تنظیم) دارد. همچنین ممکن است متوجه شوید برخی اشیا خود شامل اشیای دیگری هستند. این مشاهدات دنیای واقعی نقطه شروع درک دنیای برنامه‌نویسی شی‌گرا هستند.

شی نرم‌افزاری

اشیای نرم‌افزاری از وضعیت و رفتار مرتبط تشکیل شده‌اند. یک شی وضعیت خود را در فیلدها (Fields) (متغیرها در برخی زبان‌ها) ذخیره می‌کند و رفتار خود را از طریق متدها (Methods) (توابع در برخی زبان‌ها) نمایش می‌دهد. متدها روی وضعیت داخلی شی عمل می‌کنند و مکانیزم اصلی ارتباط شی با شی هستند. پنهان‌سازی وضعیت داخلی و الزام تمام تعاملات از طریق متدهای شی به عنوان بسته‌بندی داده (Data Encapsulation) شناخته می‌شود — یک اصل بنیادی برنامه‌نویسی شی‌گرا.

فرض کنید یک دوچرخه داریم. با نسبت دادن وضعیت (سرعت فعلی، سرعت پدال فعلی و دنده فعلی) و فراهم کردن متدهایی برای تغییر آن وضعیت، شی کنترل نحوه استفاده دنیای بیرون از خود را حفظ می‌کند. مثلاً اگر دوچرخه فقط ۶ دنده دارد، متد تغییر دنده می‌تواند هر مقداری کمتر از ۱ یا بیشتر از ۶ را رد کند.

بسته‌بندی کد در اشیای نرم‌افزاری منفرد فواید زیادی دارد:

• ماژولار بودن (Modularity): کد منبع یک شی مستقل از بقیه نوشته و نگهداری می‌شود. پس از ایجاد، یک شی به‌راحتی در سیستم منتقل می‌شود.
• پنهان‌سازی اطلاعات (Information Hiding): با تعامل فقط از طریق متدهای شی، جزئیات پیاده‌سازی داخلی از دنیای بیرون پنهان می‌ماند.
• بازاستفاده کد (Code Reuse): اگر شی‌ای از قبل وجود دارد، می‌توانید از آن در برنامه خود استفاده کنید.
• قابلیت تعویض و دیباگ آسان (Pluggability and Debugging): اگر شی‌ای مشکل‌ساز شد، می‌توانید آن را حذف و شی دیگری جایگزین کنید — مانند تعویض یک پیچ شکسته به جای کل ماشین.