نمط المنشئ العام: إطلاق العنان لتنفيذ النوع لواجهة برمجة التطبيقات السلسة

نمط المنشئ هو نمط تصميم إبداعي يفصل بين إنشاء كائن معقد وتمثيله. يسمح هذا لعملية الإنشاء نفسها بإنشاء تمثيلات مختلفة. يوسع نمط المنشئ العام هذا المفهوم من خلال تقديم أمان النوع وإعادة الاستخدام، وغالبًا ما يقترن بواجهة برمجة تطبيقات سلسة لعملية إنشاء أكثر تعبيرًا وقابلية للقراءة. تستكشف هذه المقالة نمط المنشئ العام، مع التركيز على تنفيذه النوعي لواجهة برمجة التطبيقات السلسة، وتقدم رؤى وأمثلة عملية.

فهم نمط المنشئ الكلاسيكي

قبل الخوض في نمط المنشئ العام، دعنا نلخص نمط المنشئ الكلاسيكي. تخيل أنك تقوم بإنشاء كائن Computer. يمكن أن يحتوي على العديد من المكونات الاختيارية مثل بطاقة الرسوميات، وذاكرة وصول عشوائي إضافية، أو بطاقة صوت. يصبح استخدام مُنشئ بمعلمات اختيارية كثيرة (مُنشئ متداخل) غير عملي. يحل نمط المنشئ هذه المشكلة من خلال توفير فئة منشئ منفصلة.

مثال (مفاهيمي):

بدلاً من:

Computer computer = new Computer(ram, hdd, cpu, graphicsCard, soundCard);

ستستخدم:

Computer computer = new ComputerBuilder()
    .setRam(ram)
    .setHdd(hdd)
    .setCpu(cpu)
    .setGraphicsCard(graphicsCard)
    .build();

يقدم هذا النهج العديد من الفوائد:

• قابلية القراءة: الكود أكثر قابلية للقراءة ويوثق نفسه ذاتيًا.
• المرونة: يمكنك بسهولة إضافة أو إزالة المعلمات الاختيارية دون التأثير على الكود الحالي.
• عدم القابلية للتغيير: يمكن أن يكون الكائن النهائي غير قابل للتغيير، مما يعزز سلامة الخيوط والتنبؤ.

تقديم نمط المنشئ العام

يأخذ نمط المنشئ العام نمط المنشئ الكلاسيكي خطوة أخرى إلى الأمام من خلال تقديم العمومية. هذا يسمح لنا بإنشاء منشئين آمنين من حيث النوع وقابلين لإعادة الاستخدام عبر أنواع مختلفة من الكائنات. جانب رئيسي هو غالبًا تنفيذ واجهة برمجة تطبيقات سلسة، مما يتيح ربط الأساليب لعملية بناء أكثر سلاسة وتعبيرًا.

فوائد العمومية وواجهة برمجة التطبيقات السلسة

• أمان النوع: يمكن للمترجم اكتشاف الأخطاء المتعلقة بالأنواع غير الصحيحة أثناء عملية البناء، مما يقلل من مشكلات وقت التشغيل.
• إعادة الاستخدام: يمكن استخدام تنفيذ منشئ عام واحد لبناء أنواع مختلفة من الكائنات، مما يقلل من تكرار الكود.
• التعبيرية: تجعل واجهة برمجة التطبيقات السلسة الكود أكثر قابلية للقراءة وأسهل في الفهم. يخلق ربط الأساليب لغة خاصة بالمجال (DSL) لإنشاء الكائنات.
• سهولة الصيانة: الكود أسهل في الصيانة والتطور نظرًا لطبيعته المعيارية والآمنة من حيث النوع.

تنفيذ نمط المنشئ العام مع واجهة برمجة التطبيقات السلسة

دعنا نستكشف كيفية تنفيذ نمط المنشئ العام مع واجهة برمجة تطبيقات سلسة في لغات متعددة. سنركز على المفاهيم الأساسية ونوضح النهج بأمثلة ملموسة.

المثال 1: جافا

في جافا، يمكننا الاستفادة من العموميات وربط الأساليب لإنشاء منشئ سلس وآمن من حيث النوع. ضع في اعتبارك فئة Person:

public class Person {
    private final String firstName;
    private final String lastName;
    private final int age;
    private final String address;

    private Person(String firstName, String lastName, int age, String address) {
        this.firstName = firstName;
        this.lastName = lastName;
        this.age = age;
        this.address = address;
    }

    public String getFirstName() {
        return firstName;
    }

    public String getLastName() {
        return lastName;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public String getAddress() {
        return address;
    }

    public static class Builder {
        private String firstName;
        private String lastName;
        private int age;
        private String address;

        public Builder firstName(String firstName) {
            this.firstName = firstName;
            return this;
        }

        public Builder lastName(String lastName) {
            this.lastName = lastName;
            return this;
        }

        public Builder age(int age) {
            this.age = age;
            return this;
        }

        public Builder address(String address) {
            this.address = address;
            return this;
        }

        public Person build() {
            return new Person(firstName, lastName, age, address);
        }
    }
}

//Usage:
Person person = new Person.Builder()
    .firstName("John")
    .lastName("Doe")
    .age(30)
    .address("123 Main St")
    .build();

هذا مثال أساسي، ولكنه يسلط الضوء على واجهة برمجة التطبيقات السلسة وعدم القابلية للتغيير. للحصول على منشئ *عام* حقًا، ستحتاج إلى تقديم المزيد من التجريد، واستخدام تقنيات الانعكاس أو توليد الكود لمعالجة أنواع مختلفة ديناميكيًا. يمكن لمكتبات مثل AutoValue من Google تبسيط إنشاء المنشئين للكائنات غير القابلة للتغيير في جافا بشكل كبير.

المثال 2: سي شارب

تقدم سي شارب إمكانيات مماثلة لإنشاء منشئين عامين وسلسين. إليك مثال باستخدام فئة Product:

public class Product
{
    public string Name { get; private set; }
    public decimal Price { get; private set; }
    public string Description { get; private set; }

    private Product(string name, decimal price, string description)
    {
        Name = name;
        Price = price;
        Description = description;
    }

    public class Builder
    {
        private string _name;
        private decimal _price;
        private string _description;

        public Builder WithName(string name)
        {
            _name = name;
            return this;
        }

        public Builder WithPrice(decimal price)
        {
            _price = price;
            return this;
        }

        public Builder WithDescription(string description)
        {
            _description = description;
            return this;
        }

        public Product Build()
        {
            return new Product(_name, _price, _description);
        }
    }
}

//Usage:
Product product = new Product.Builder()
    .WithName("Laptop")
    .WithPrice(1200.00m)
    .WithDescription("High-performance laptop")
    .Build();

في سي شارب، يمكنك أيضًا استخدام أساليب الامتداد لتعزيز واجهة برمجة التطبيقات السلسة بشكل أكبر. على سبيل المثال، يمكنك إنشاء أساليب امتداد تضيف خيارات تكوين محددة إلى المنشئ بناءً على بيانات خارجية أو شروط.

المثال 3: تايب سكريبت

تايب سكريبت، كونها مجموعة فائقة من جافا سكريبت، تسمح أيضًا بتنفيذ نمط المنشئ العام. أمان النوع هو فائدة أساسية هنا.

class Configuration {
    public readonly host: string;
    public readonly port: number;
    public readonly timeout: number;

    private constructor(host: string, port: number, timeout: number) {
        this.host = host;
        this.port = port;
        this.timeout = timeout;
    }

    static get Builder(): ConfigurationBuilder {
        return new ConfigurationBuilder();
    }
}

class ConfigurationBuilder {
    private host: string = "localhost";
    private port: number = 8080;
    private timeout: number = 3000;

    withHost(host: string): ConfigurationBuilder {
        this.host = host;
        return this;
    }

    withPort(port: number): ConfigurationBuilder {
        this.port = port;
        return this;
    }

    withTimeout(timeout: number): ConfigurationBuilder {
        this.timeout = timeout;
        return this;
    }

    build(): Configuration {
        return new Configuration(this.host, this.port, this.timeout);
    }
}

//Usage:
const config = Configuration.Builder
    .withHost("example.com")
    .withPort(80)
    .build();

console.log(config.host); // Output: example.com
console.log(config.port); // Output: 80

يضمن نظام أنواع تايب سكريبت أن تتلقى أساليب المنشئ الأنواع الصحيحة وأن يتم بناء الكائن النهائي بالخصائص المتوقعة. يمكنك الاستفادة من الواجهات والفئات المجردة لإنشاء تنفيذات منشئين أكثر مرونة وقابلة لإعادة الاستخدام.

اعتبارات متقدمة: جعله عامًا حقًا

توضح الأمثلة السابقة المبادئ الأساسية لنمط المنشئ العام مع واجهة برمجة تطبيقات سلسة. ومع ذلك، فإن إنشاء منشئ *عام* حقًا يمكنه التعامل مع أنواع مختلفة من الكائنات يتطلب تقنيات أكثر تقدمًا. إليك بعض الاعتبارات:

• الانعكاس: يتيح لك استخدام الانعكاس فحص خصائص الكائن الهدف وتعيين قيمها ديناميكيًا. يمكن أن يكون هذا النهج معقدًا وقد يكون له آثار على الأداء.
• توليد الكود: يمكن لأدوات مثل معالجات التعليقات التوضيحية (جافا) أو مولدات المصدر (سي شارب) إنشاء فئات المنشئ تلقائيًا بناءً على تعريف الكائن الهدف. يوفر هذا النهج أمان النوع ويتجنب انعكاس وقت التشغيل.
• واجهات المنشئ المجردة: حدد واجهات منشئ مجردة أو فئات أساسية توفر واجهة مشتركة لإنشاء الكائنات. يسمح لك هذا بإنشاء منشئين متخصصين لأنواع كائنات مختلفة مع الحفاظ على واجهة متسقة.
• البرمجة الوصفية (حيثما ينطبق): يمكن للغات ذات قدرات برمجة وصفية قوية إنشاء منشئين ديناميكيًا في وقت الترجمة.

التعامل مع عدم القابلية للتغيير

غالبًا ما تكون عدم القابلية للتغيير سمة مرغوبة للكائنات التي تم إنشاؤها باستخدام نمط المنشئ. الكائنات غير القابلة للتغيير آمنة للخيوط ويسهل فهمها. لضمان عدم القابلية للتغيير، اتبع هذه الإرشادات:

• اجعل جميع حقول الكائن الهدف final (جافا) أو استخدم خصائص بـ get فقط (سي شارب).
• لا توفر طرق تعيين لحقول الكائن الهدف.
• إذا كان الكائن الهدف يحتوي على مجموعات أو مصفوفات قابلة للتغيير، فقم بإنشاء نسخ دفاعية في المُنشئ.

التعامل مع التحقق المعقد

يمكن أيضًا استخدام نمط المنشئ لفرض قواعد تحقق معقدة أثناء إنشاء الكائن. يمكنك إضافة منطق التحقق إلى الطريقة build() للمنشئ أو داخل أساليب التعيين الفردية. إذا فشل التحقق، فقم بطرح استثناء أو إرجاع كائن خطأ.

تطبيقات واقعية

ينطبق نمط المنشئ العام مع واجهة برمجة التطبيقات السلسة في سيناريوهات مختلفة، بما في ذلك:

• إدارة التكوين: إنشاء كائنات تكوين معقدة بمعلمات اختيارية متعددة.
• كائنات نقل البيانات (DTOs): إنشاء DTOs لنقل البيانات بين طبقات مختلفة من التطبيق.
• عملاء واجهة برمجة التطبيقات: إنشاء كائنات طلبات واجهة برمجة التطبيقات مع رؤوس مختلفة ومعلمات وحمولات.
• التصميم الموجه بالمجال (DDD): إنشاء كائنات مجال معقدة بعلاقات معقدة وقواعد تحقق.

مثال: إنشاء طلب واجهة برمجة تطبيقات

ضع في اعتبارك إنشاء كائن طلب واجهة برمجة تطبيقات لمنصة تجارة إلكترونية افتراضية. قد يتضمن الطلب معلمات مثل نقطة نهاية واجهة برمجة التطبيقات، وطريقة HTTP، والرؤوس، وجسم الطلب.

باستخدام نمط المنشئ العام، يمكنك إنشاء طريقة مرنة وآمنة من حيث النوع لإنشاء هذه الطلبات:

//Conceptual Example
ApiRequest request = new ApiRequestBuilder()
    .withEndpoint("/products")
    .withMethod("GET")
    .withHeader("Authorization", "Bearer token")
    .withParameter("category", "electronics")
    .build();

يسمح لك هذا النهج بإضافة أو تعديل معلمات الطلب بسهولة دون تغيير الكود الأساسي.

بدائل لنمط المنشئ العام

بينما يقدم نمط المنشئ العام مزايا كبيرة، من المهم النظر في الأساليب البديلة:

• المُنشئات المتداخلة: كما ذكرنا سابقًا، يمكن أن تصبح المُنشئات المتداخلة غير عملية مع العديد من المعلمات الاختيارية.
• نمط المصنع: يركز نمط المصنع على إنشاء الكائنات ولكنه لا يعالج بالضرورة تعقيد بناء الكائنات بمعلمات اختيارية كثيرة.
• Lombok (جافا): Lombok هي مكتبة جافا تولد تلقائيًا كودًا قياسيًا، بما في ذلك المنشئين. يمكنها تقليل كمية الكود الذي تحتاج إلى كتابته بشكل كبير، ولكنها تقدم تبعية على Lombok.
• أنواع السجلات (جافا 14+ / سي شارب 9+): توفر السجلات طريقة موجزة لتحديد فئات البيانات غير القابلة للتغيير. بينما لا تدعم نمط المنشئ مباشرة، يمكنك بسهولة إنشاء فئة منشئ لسجل.

الخاتمة

نمط المنشئ العام، المقترن بواجهة برمجة تطبيقات سلسة، هو أداة قوية لإنشاء كائنات معقدة بطريقة آمنة من حيث النوع وقابلة للقراءة وقابلة للصيانة. من خلال فهم المبادئ الأساسية والنظر في التقنيات المتقدمة التي تمت مناقشتها في هذه المقالة، يمكنك الاستفادة بفعالية من هذا النمط في مشاريعك لتحسين جودة الكود وتقليل وقت التطوير. توضح الأمثلة المقدمة عبر لغات البرمجة المختلفة تنوع النمط وقابليته للتطبيق في سيناريوهات واقعية مختلفة. تذكر اختيار النهج الذي يناسب احتياجاتك الخاصة وسياق البرمجة على أفضل وجه، مع مراعاة عوامل مثل تعقيد الكود ومتطلبات الأداء وميزات اللغة.

سواء كنت تقوم بإنشاء كائنات تكوين، أو DTOs، أو عملاء واجهة برمجة التطبيقات، يمكن لنمط المنشئ العام مساعدتك في إنشاء حل أكثر قوة وأناقة.

استكشاف إضافي

• اقرأ "أنماط التصميم: عناصر البرمجة الموجهة للكائنات القابلة لإعادة الاستخدام" بقلم Erich Gamma و Richard Helm و Ralph Johnson و John Vlissides (عصابة الأربعة) لفهم أساسي لنمط المنشئ.
• استكشف المكتبات مثل AutoValue (جافا) و Lombok (جافا) لتبسيط إنشاء المنشئين.
• تحقق من مولدات المصدر في سي شارب لإنشاء فئات المنشئ تلقائيًا.