นามธรรมในขอบเขตของวิทยาการคอมพิวเตอร์ หมายถึงการปฏิบัติในการแยกหรือแยกคุณสมบัติเฉพาะหรือรายละเอียดของระบบ ฟังก์ชัน หรือกระบวนการ เพื่อให้เราสามารถเข้าใจหรือสร้างแนวความคิดของระบบในระดับที่สูงขึ้น นี่เป็นหนึ่งในหลักการพื้นฐานที่สุดในวิทยาการคอมพิวเตอร์และวิศวกรรมซอฟต์แวร์ ซึ่งเป็นรากฐานของการออกแบบระบบและเทคโนโลยีที่ซับซ้อน
กำเนิดแห่งความเป็นนามธรรม
แนวคิดเรื่องนามธรรม แม้จะเก่าแก่ในด้านปรัชญาและตรรกศาสตร์ แต่ก็เริ่มแพร่หลายในสาขาวิทยาการคอมพิวเตอร์ด้วยการถือกำเนิดของภาษาโปรแกรมระดับสูงในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 การกล่าวถึงนามธรรมครั้งแรกในบริบทของวิทยาการคอมพิวเตอร์สามารถย้อนกลับไปในช่วงปลายทศวรรษ 1950 ซึ่งเป็นช่วงที่ภาษาต่างๆ เช่น Fortran เกิดขึ้น
Fortran ย่อมาจาก "Formula Translation" เป็นหนึ่งในภาษาการเขียนโปรแกรมระดับสูงภาษาแรกๆ มันนำเสนอสิ่งที่เป็นนามธรรมในการคำนวณโดยการอนุญาตให้โปรแกรมเมอร์เขียนโค้ดในรูปแบบที่มนุษย์เข้าใจได้มากขึ้น โดยแยกพวกเขาออกจากความแตกต่างของภาษาเครื่องได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ความซับซ้อนของนามธรรม
Abstraction ทำหน้าที่ลดความซับซ้อนของระบบที่ซับซ้อนโดยการแบ่งมันออกเป็นส่วนต่างๆ ที่สามารถจัดการได้ ทำได้โดยการซ่อนหรือสรุปรายละเอียดระดับต่ำของระบบ โดยเน้นเฉพาะฟังก์ชันการทำงานระดับสูงเท่านั้น สิ่งนี้ทำให้สามารถสร้างและทำความเข้าใจระบบที่ซับซ้อนได้โดยการวางนามธรรมต่างๆ ทับซ้อนกัน ทำให้โปรแกรมเมอร์มีความเรียบง่ายและใช้งานง่ายในระดับหนึ่ง
ตัวอย่างเช่น ในการเขียนโปรแกรม ฟังก์ชันจะสรุปงานหรือการคำนวณเฉพาะ การใช้งานฟังก์ชัน — วิธีทำให้งานสำเร็จ — ถูกซ่อนไม่ให้โปรแกรมเมอร์ต้องการทราบเพียงอินพุตและเอาต์พุตเท่านั้น นี่คือตัวอย่างของสิ่งที่เป็นนามธรรม
นามธรรมมีอยู่ในรูปแบบต่างๆ ในทุกสาขาของวิทยาการคอมพิวเตอร์ เช่น นามธรรมข้อมูล นามธรรมควบคุม นามธรรมฮาร์ดแวร์ และอื่นๆ
การทำงานภายในของนามธรรม
นามธรรมทำงานโดยการลบหรือซ่อนรายละเอียดที่ไม่จำเป็น เหลือเพียงลักษณะที่จำเป็นเท่านั้น จึงทำหน้าที่เป็นเครื่องมือในการจัดการความซับซ้อน
ในบริบทของการเขียนโปรแกรม นักพัฒนาซอฟต์แวร์สามารถสร้างฟังก์ชัน (นามธรรม) เพื่อจัดเรียงรายการตัวเลขได้ นักพัฒนาสามารถใช้ฟังก์ชันนี้ได้ทุกที่ที่ต้องการเพื่อเรียงลำดับรายการ โดยไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับวิธีการทำงานของฟังก์ชันภายใน สิ่งนี้ซ่อนความซับซ้อนของอัลกอริธึมการเรียงลำดับ ทำให้อ่านและบำรุงรักษาโค้ดได้ง่ายขึ้น
คุณสมบัติที่สำคัญของนามธรรม
- ความเรียบง่าย: Abstraction ทำให้ระบบที่ซับซ้อนง่ายขึ้นโดยการซ่อนรายละเอียดระดับล่าง
- การนำกลับมาใช้ใหม่ได้: ฟังก์ชันหรือโมดูลที่สร้างขึ้นโดยใช้นามธรรมสามารถนำมาใช้ซ้ำในส่วนต่างๆ ของระบบหรือในระบบที่แตกต่างกันได้
- ความเป็นโมดูลาร์: Abstraction ส่งเสริมความเป็นโมดูลโดยทำให้สามารถสร้างระบบที่ซับซ้อนจากชิ้นส่วนที่เรียบง่ายและครบสมบูรณ์ในตัวเอง
- การบำรุงรักษา: โดยการแยกการพึ่งพาและรายละเอียด นามธรรมทำให้ระบบง่ายต่อการบำรุงรักษาและแก้ไข
ประเภทของนามธรรม
นามธรรมในวิทยาการคอมพิวเตอร์มีหลายประเภท:
- ข้อมูลที่เป็นนามธรรม: ซ่อนรายละเอียดเกี่ยวกับการจัดเก็บข้อมูลและการจัดการโดยเน้นไปที่คุณสมบัติที่สำคัญ
- นามธรรมขั้นตอน: อนุญาตให้มีการห่อหุ้มลำดับของการดำเนินการ โดยซ่อนรายละเอียดวิธีการทำงาน
- ฮาร์ดแวร์ที่เป็นนามธรรม: อนุญาตให้ซอฟต์แวร์ทำงานบนระบบฮาร์ดแวร์ที่แตกต่างกันโดยไม่มีการดัดแปลง
การใช้งานและการแก้ปัญหาด้วยนามธรรม
Abstraction ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการพัฒนาซอฟต์แวร์ การออกแบบระบบ การออกแบบส่วนต่อประสานกับผู้ใช้ การแก้ปัญหา และอื่นๆ ช่วยให้นักพัฒนาสามารถจัดการกับปัญหาที่ซับซ้อนโดยการแบ่งปัญหาออกเป็นส่วนที่เรียบง่ายและจัดการได้
ปัญหาทั่วไปประการหนึ่งเกี่ยวกับนามธรรมคือศักยภาพในการแลกเปลี่ยนประสิทธิภาพ เมื่อเลเยอร์นามธรรมเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพจะลดลงตามไปด้วย ซึ่งมักจะสามารถบรรเทาลงได้ด้วยการออกแบบระบบและการเพิ่มประสิทธิภาพอย่างระมัดระวัง
เปรียบเทียบกับข้อกำหนดที่คล้ายกัน
| ภาคเรียน | คำอธิบาย | ความสัมพันธ์กับนามธรรม |
|---|---|---|
| การห่อหุ้ม | การรวมกลุ่มข้อมูลด้วยวิธีที่ดำเนินการกับข้อมูลนั้น | รูปแบบหนึ่งของนามธรรมที่รวมข้อมูลและพฤติกรรมเข้าด้วยกัน |
| ความแตกต่าง | ความสามารถของวัตถุได้หลายรูปแบบ | รูปแบบนามธรรมขั้นสูงในการเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุ |
| มรดก | ความสามารถในการสร้างคลาสใหม่ตามคลาสที่มีอยู่ | ช่วยให้สามารถสรุปคุณลักษณะและพฤติกรรมทั่วไปได้ |
มุมมองและเทคโนโลยีในอนาคต
นามธรรมยังคงมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีเกิดใหม่ ตัวอย่างเช่น ในการประมวลผลแบบคลาวด์ นามธรรมถูกใช้เพื่อนำเสนอโครงสร้างพื้นฐานที่ซับซ้อนเป็นบริการที่ใช้งานง่าย ในทำนองเดียวกัน ในการเรียนรู้ของเครื่องและ AI สิ่งที่เป็นนามธรรมจะใช้เพื่อลดความซับซ้อนของอัลกอริธึมที่ซับซ้อนและแบบจำลองทางสถิติสำหรับผู้ใช้ปลายทาง
นามธรรมและพร็อกซีเซิร์ฟเวอร์
ในบริบทของพร็อกซีเซิร์ฟเวอร์ นามธรรมสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นเลเยอร์ที่ซ่อนความซับซ้อนของโปรโตคอลเครือข่ายและการดำเนินงาน ผู้ใช้โต้ตอบกับพร็อกซีเซิร์ฟเวอร์โดยไม่จำเป็นต้องเข้าใจรายละเอียดของการเชื่อมต่อเครือข่าย การกำหนดเส้นทาง IP หรือโปรโตคอลความปลอดภัย ตัวอย่างเช่น OneProxy จะสรุปความซับซ้อนเหล่านี้ โดยให้บริการที่ใช้งานง่ายแก่ผู้ใช้ในการจัดการและกำหนดเส้นทางการรับส่งข้อมูลเครือข่าย
