抽象，在计算机科学领域，是指分离或提取系统、功能或流程的特定特性或细节的做法，使人们能够从更高层次理解或概念化系统。它是计算机科学和软件工程中最基本的原则之一，是复杂系统和技术设计的基础。
抽象的起源
抽象的概念虽然在哲学和逻辑中由来已久，但随着 20 世纪中叶高级编程语言的出现，它开始渗透到计算机科学领域。在计算机科学领域中，抽象的首次提及可以追溯到 20 世纪 50 年代末，当时 Fortran 等语言刚刚出现。
Fortran 是“公式翻译”的缩写，是最早的高级编程语言之一。它允许程序员以更易于人类理解的形式编写代码，从而将抽象引入计算，有效地使他们远离机器语言的细微差别。
抽象的复杂性
抽象通过将复杂系统分解为可管理的部分来简化系统。它通过隐藏或抽象系统的低级细节，只关注高级功能来实现这一点。这允许人们通过将抽象层层叠加来构建和理解复杂系统，为程序员提供一定程度的简单性和易用性。
例如，在编程中，函数封装了特定的任务或计算。函数的实现（即它如何完成任务）对程序员来说是隐藏的，程序员只需要知道它的输入和输出。这是抽象的一个例子。
抽象以各种形式存在于计算机科学的所有领域，例如数据抽象、控制抽象、硬件抽象等等。
抽象的内部运作
抽象的作用是删除或隐藏不必要的细节，只留下必要的特征。因此，它是一种管理复杂性的工具。
例如，在编程环境中，软件开发人员可以创建一个函数（抽象）来对数字列表进行排序。然后，开发人员可以在任何需要对列表进行排序的地方使用此函数，而不必担心该函数的内部工作原理。这隐藏了排序算法的复杂性，使代码更易于阅读和维护。
抽象的主要特征
- 简单：抽象通过隐藏较低级别的细节来简化复杂系统。
- 可重用性：使用抽象构建的函数或模块可以在系统的不同部分或不同的系统中重复使用。
- 模块化：抽象使人们能够用更简单、更独立的部分构建复杂的系统，从而促进模块化。
- 可维护性：通过隔离依赖关系和细节，抽象使得系统更易于维护和修改。
抽象的类型
计算机科学中有几种类型的抽象：
- 数据抽象：隐藏有关数据存储和操作的细节，专注于基本功能。
- 程序抽象：允许封装一系列操作，隐藏其工作方式的细节。
- 硬件抽象：允许软件无需修改即可在不同的硬件系统上运行。
使用抽象来解决问题
抽象广泛应用于软件开发、系统设计、用户界面设计、问题解决等。它允许开发人员将复杂问题分解为更简单、更易于管理的部分，从而解决它们。
抽象的一个常见问题是可能会影响性能。随着抽象层的增加，性能可能会相应下降。这通常可以通过仔细的系统设计和优化来缓解。
与类似术语的比较
| 学期 | 描述 | 与抽象的关系 |
|---|---|---|
| 封装 | 将数据与操作该数据的方法捆绑在一起。 | 数据和行为相结合的抽象形式。 |
| 多态性 | 物体呈现多种形态的能力。 | 面向对象编程中更高级的抽象形式。 |
| 遗产 | 基于现有类别创建新类别的能力。 | 允许抽象常见的属性和行为。 |
未来前景和技术
抽象在新兴技术的发展中继续发挥着至关重要的作用。例如，在云计算中，抽象用于将复杂的基础设施呈现为易于使用的服务。同样，在机器学习和人工智能中，抽象用于为最终用户简化复杂的算法和统计模型。
抽象和代理服务器
在代理服务器的上下文中，抽象可以理解为隐藏网络协议和操作复杂性的层。用户与代理服务器交互时无需了解网络连接、IP 路由或安全协议的细节。例如，OneProxy 将这些复杂性抽象化，为用户提供易于使用的服务来管理和路由其网络流量。
