ממשק (תכנות)

בתכנות, המושג ממשק (באנגלית: Software Interface) משמש להפשטה של מחלקות התוכנה, ומגדיר את הפונקציונליות שעל כל מחלקה לממש כדי להיות שייכת אליו. אם אובייקט עושה שימוש בממשק כלשהו, אז הדבר מבטיח שלאובייקט תהיה התנהגות מסוימת. מימוש של ממשק הוא התחייבות של אובייקט למלא אחר מפרט של דרישות להתנהגות מסוימת. לפיכך, ניתן לראות בממשק כחוזה. כאשר מחלקה מממשת את כל הפונקציות המוגדרות בממשק ניתן ליצור מופע שלה, אחרת היא נחשבת מימוש אבסטרקטי – כזה שדורש הרחבה על ידי מחלקה אחרת המשלימה את המימוש. שימוש בממשקים הוא נוהג של כתיבה נכונה בהנדסת תוכנה, כי בשיטה זו מתבצעת הפרדה בין המימוש בפועל לבין הדרישות שמאופיינות בממשק. מגוון תבניות עיצוב (design patterns) עושות שימוש רב בממשקי תוכנה. ממשק התוכנה חשוב גם בפונקציות הנקראות בצורה מרוחקת (ראו RPC). מערכות תשתית רבות כמו Java EE,‏ Spring Framework ו-Inversion of control מסייעות באתחול אובייקטים על פי ממשק שמוגדר מראש. נניח שקיים ממשק ובו שתי התנהגויות (מתודות) שעל כל אובייקט שמקיים את הממשק להכיל. האחת היא מתודה ללא טיפוס החזרה (void) והשנייה היא מתודה בוליאנית. המתודה הראשונה לא מקבלת פרמטרים (מידע) והמתודה השנייה מקבלת פרמטר אחד מסוג int. כך נראה קטע הקוד ב-#C של הממשק: public interface Idostuff { void DoThis(); bool DoThat(int a); } וזהו קטע קוד של אובייקט שמממש את הממשק, כלומר מכיל שתי מתודות כפי שצוין: public class MyClass: Idostuff { public void DoThis() { Console.WriteLine("I'm doing This"); } public bool DoThat(int a) { if (a % 2 == 0) { return true; } return false; } } אובייקט יכול לממש מספר אינסופי של ממשקים וכך לענות על מספר דרישות. השימוש בממשק יכול לעזור לעקוף עץ ירושה של אובייקטים. למשל, אם קיים אובייקט של Person שיורש מאובייקט Mammals, ואובייקט אחר בשם Table שיורש מאובייקט של SolidItems, אז ניתן באמצעות ממשק ליצור לשני האובייקטים מתודות דומות. כלומר, אין צורך שהאדם יירש תכונות ממחלקת החפצים המוצקים, ולהפך, אין צורך להצהיר שהשולחן יירש תכונות ממחלקת היונקים. הממשק לא מכתיב כיצד יש לממש את המתודות שהוא דורש. בדוגמה לעיל למשל, אובייקט אחר יכול לממש את המתודה הבוליאנית (מחזירה אמת או שקר) DoThat, בכך שהוא יחזיר אמת כל עוד הפרמטר שונה מאפס למשל. אין אפשרות שממשק יחייב אובייקט להכיל שדות מסוימים (אופן שמירת מידע), אלא רק מתודות (התנהגויות). IImmutable – ממשק שמבטיח שלא יהיה ניתן לשנות את המידע שאובייקט מכיל בתוכו. דוגמה לאובייקט כזה הוא הטיפוס string בשפת #C. טיפוס זה מייצג מחרוזת, ומורכב ממערך של תווים. אין אפשרות לגשת לאינדקס של תו מסוים במחרוזת, אינדקס אפס למשל עבור התו הראשון במחרוזת ומשם לשנות את התו. טיפוס נתונים זה ניתן לשרשור (חיבור של מחרוזות) או להשמה מחדש, אבל כאמור אין אפשרות לגשת לתו מסוים במחרוזת ולהחליפו בתו אחר. IComparable – ממשק שמבטיח שהאובייקט הוא בר-השוואה יחסית לאובייקטים אחרים מאותו סוג. למשל הטיפוס int מקיים את הממשק, ולפיכך ניתן להשוות בין מספר שלם אחד למשנהו. הממשק מכיל רק מתודה אחת בשם CompareTo והיא מחזירה אחד משלושה ערכים. אם הערך המוחזר הוא 1- אז האובייקט שמשווה את עצמו לאובייקט אחר כפרמטר – קטן מהאובייקט המושווה. אם הערך שווה לאפס אז שני האובייקטים שווים, ואם הערך הוא 1+ אז האובייקט המשווה גדול מהאובייקט המושווה. דוגמה לקוד ב-#C: static void Main(string[] args) { int a = 3; int b = 5; int c = 3; Console.WriteLine(a.CompareTo(b)); Console.WriteLine(b.CompareTo(a)); Console.WriteLine(a.CompareTo(c)); Console.ReadLine(); } בפקודת ההדפסה הראשונה (Console.WriteLine היא פקודה ב-#C שגורמת לטקסט להיות מוצג על המסך, הדבר מכונה הדפסה אף על פי שלא מדובר בהדפסה של ממש), שואלים למעשה את a אם הוא קטן מ-b. מאחר שהתוצאה היא 1- הכוונה לאמת. בפקודת ההדפסה השנייה, שואלים את b אם הוא קטן מ-a. מאחר שהתוצאה היא 1 הכוונה לשקר (b נמצא אחרי a על סרגל הצירים). בפקודה ההדפסה השלישית, שואלים את a אם הוא קטן מ-c. במקרה זה הם שווים ולכן התוצאה היא 0 (אין הכרעה מי יותר גדול). INotifyPropertyChanged – ממשק שבא להבטיח שאובייקט יעדכן את הסביבה שלו כאשר שדה כלשהו שלו משתנה. הממשק חשוב לטכנולוגיית WPF ול-Binding. אם לאובייקט יש למשל שדה בשם FirstName והוא מוצמד לשדה טקסט של TextBlock, והאובייקט עונה על חוזה (ממשק) זה, אז ברגע שישתנה השדה שלו גם הטקסט על הפקד ישתנה. במילים פשוטות, שינוי של ערך בזיכרון מעדכן את ממשק המשתמש על השינוי שנעשה בו. חוזה (תכנות)