سلسلة دروس تعلم لغـة الجافا ( مقدمة على البرمجة بشكل عام )

أحـمـد ظـافـر · #1 31-10-2009, 07:55 PM

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته..
سنتناول في هذا الموضوع شيئين وهما مقدمه على البرمجة بشكل عاام و سنعرف البرمجة الشيئية , بداية نبدأ بالمقدمه
مقدمة على البرمجة بشكل عام

الحاسب الآلي عبارة عن مجموعة مترابطة من الدوائر الكهربائية. تخيّلوا معي زر كهربائي يشغّل عدداً من المصابيح التي إمّا تكون مطفأة أو مشتعلة. لذا، لإإن الكومبيوتر يفهم رقمين في الدنيا، هما (صفر) و (واحد). و يقوم الكومبيوتر بتحويل كل شيء إلى ما يقابله حسب نظام العد الثنائي (يعني 1 و 0) و تسمّى هذه اللغة (التي تتكون من هذين الرقمين فقط) بلغة الآلة (Machine Code).
و كان للسيطرة على الكومبيوتر نكتب ما نطلق عليه اسم (برنامج) و هو يحتوي على عدد من الأوامر الموجهة للكومبيوتر ليحل مسألة معينة.
كان المبرمجون الأوائل (كان الله في عونهم) يكتبون البرامج بهذه اللغة! يكون شكل البرنامج هكذا:

كود:

101011101000101001010010
100101001010001001011010
010011110011100001010101
010101000100100000001001
011110111010010101010101

و كما ترون فإنه من الصعب جدّاً فهم شيئاً كالذي ترونه في الأعلى بعقلنا البشري. لذا فقد كان من الصعب أيضاً ايجاد الأخطاء و تصحيحها. ولكن تلك التي تعمل، فأنها تعمل بسرعة شديدة جدّاً نظراً لأنها مكتوبة بلغة تفهمها الآلة بصورة مباشرة. و تسمّى البرامج المكتوبة بلغة الآلة ببرامج الجيل الأول.
لم يستطع أجدادنا المبرمجون الاستمرار على هذا الحال، فقد كان فعلاً صعباً، لذت قاموا باختراع لغة التجميع (Assembly) و هي لغة أبسط من لغة الآلة نظراً لاحتوائها على أوامر مثل (ADD و MOV)، و هكذا كما ترون فقد ابتعدنا قليلاً عن لغة الآلة التي سبق و ركّزت على أنها لا تفهم سوىالصفر والواحد. و هنا ظهرت الحاجة الماسّة إلى المفسّر (Interpreter) و هو برنامج يقوم بتحويل الأوامر بالتتابع من لغة ال Assembly إلى لغة الآلة، و يوقف البرنامج فوراً في حالة مواجهة خطأ في البرنامج و لا يقوم يالنظر (حتى لجبر الخاطر) إلى بقية البرنامج :-)
نلاحظ هنا أننا حصلنا على برنامج تسهل كتابته نسبياً و يمكن بسهولة ايجاد الأخطاء فيه و تصحيحها( بدلاً من البحلقة في الأصفار والآحادهاهاها).
لكن.. التحويل من لغة التجميع إلى لغة الآلة، يأخذ جزء من وقت البرنامج، و هكذا أصبح البرنامج أبطأ قليلاً، و حين أقول قليلاً، فأنا أعني جزء من آلاف الأجزاء من الثانية الواحدة. و تعتبر لغة التجميع من الجيل الثاني (الذي يحتوي على هذه اللغة فقط)
المبرمجون لم يعجبهم الحال (كما لم يعجبني حين درست هذه اللغة اهاهاهها) لذا أرادوا لغات تكون قريبة من لغة الإنسان، يفهمها بسهولة و ليست معقّدة مثل لغة التجميع. لذا قاموا بوضع العديد من لغات البرمجة التي تقوم على أوامر مباشرة بلغتنا البشرية التي نفهمها بسهولة، ففي لغة الباسكال مثلاً إذا أردنا طباعة كلمة (mama) على الشاشة نكتب الأمر التالي ضمن البرنامج:

كود:

writeln("mama")

و هذا كفيل بطباعة الكلمة على الشاشة :-)
و لكننا هنا ابتعدنا عن لغة الآلة كثيراً، لذا توجّب علينا استخدام المترجم بدلاً من المفسّر، لتحويل البرنامج إلى لغة الآلة.
و هذه اللغات هي لغات الجيل الثالث و منها: Pascal, COBOL, ForTran, Basic و منها أيضاً لغة ال C و التي تعتبر أسرع لغات الجيل الثالث على الإطلاق، بل انها في كثير من الأحيان تتصرّف كما لو كنت من الجيل الثاني (حيث يقوم بعض المصنّفون تصنيفها ضمن الجيل الثاني لهذا السبب).
إلى هنا و الكلام عند المبرمجين سهل و بسيط، تسألهم ما هو البرنامج فيجيبون فوراً: مجموعة من الأوامر لتأدية وظيفة معيّنة.
مُدخلات ، تحصل عليها -------> عمليات -----> تنتج منها ، مُخرجات
و لكن.. نعم لازالت هناك "لكن"! الإنسان بطبعه لا يفكّر في العمليات التي تحدث دون أن يفكّر في المعلومات أو الأشياء التي حدثت عليها أو صدرت منها هذه الأفعال. لا يمكن أن تكون الجملة الفعلية صحيحة دون فاعل أو مفعول.
إذاً ما زالت طريقة البرمجة بطريقة سلسلة العمليات المتلاحقة بعيدة عنّا و عن تفكيرنا.
لقد كنّا خلال ما سبق من الأجيال نفكّر مثل الكومبيوتر. نكتب البرامج بناء على الطريقة التي يفهمها هو، و هذا من الصعوبة بمكان!
لذا قام المبرمجون بايجاد الحل المناسب و هو الجيل الرابع من لغات البرمجة.
وهو موضوع الدرس القادم بإذن الله

أحـمـد ظـافـر · 31-10-2009, 07:59 PM

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته..

تحدّثنا في الدرس السابق عن لغات البرمجة التي سبقت لغات الجيل الرابع، و قلنا أيضاً أنها جميعاً تشترك في صفة انها تقوم على مبدأ التحدّث بالطريقة التي يفهمها الكومبيوتر.

و يجدر بالذكر أن جميع لغات الأجيال الثلاثة السابقة إذا تمّت ترجمتها على نظام تشغيل، لإانها لا تعمل إلا على هذا النظام.

مثلا إذا قمنا بكتابة برنامج بلغة السي و قمنا بعمل ترجمة له (Compilation) على نظام التشغيل ويندوز، فان هذا البرنامج من المستحيل بأي حال من الأحوال أن يعمل على نظام الماكنتوش. ما نفعله في هذا الحالة أننا نأخذ البرنامج و نضعه على جهاز ماكنتوش و نقوم بترجمة مرة أخرى.

إذاً أي برنامج يتصرّف هكذا:

البرنامج --------> المفسّر/المترجم --------> لغة الآلة

ولأن المترجم متصل مباشرة كما ترون بلغة الآلة فإنه يعتمد عليها. و يختلف من نظام تشغيل إلى آخر.

لذا قال المبرمجون أنهم سيتخيّلون وجود آلة! تكون هذه الآلة محددة و أطلقوا عليها اسم (Virtual machine) أو الآلة التخيّلية. و هم يكتبون برامجهم حسب هذه الآلة و ليس حسب نظام تشغيل محدد هكذا:

البرنامج --------> المفسّر/المترجم --------> الآلة التخيلية --------> لغة الآلة

نلاحظ الآن أن المترجم ابتعد عن لغة الآلة، و أصبح يترجم بناءً على آلة تخيلية.

ما الذي نستفيده؟ البرنامج سيعمل على أي جهاز عليه الآلة التخيلية مهما اختلف نظام التشغيل دون الحاجة لإعادة الترجمة :-)

من لغات الجيل الرابع: C++ and Java و Oracle و Visual Basic و غيرها، وهذه اللغات تعرف بأنها لغات تعتمد على البرمجة الشيئية.

فما هي البرمجة الشيئية؟

هذا هو موضوع الدرس القادم ان شاء الله .. يتبع الرد التالي ::

أحـمـد ظـافـر · 31-10-2009, 08:05 PM

البرمجة بالكائنات الشيئية
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته..
البرمجة بالكائنات الشيئية
تمهيد

في البداية، أحب أطرح سؤال؟

عندما أقول: (أكل) ما الذي يتوارد إلى أذهانكم؟

يمكن تخطر في بالكم الجملة المشهورة (أكل الولد التفّاحة) أو تتخيلون أي نوع من أنواع الأكل صح. من المستحيل فعلاً أن تفكروا في عملية الأكل دون أن تتخيلوا شخصاً (أو كائناً) يأكل.. أو شيئاً يتم أكله، صح والا أنا غلطان؟

بالفعل! العقل البشري لا يعترف بوجود الأفعال بدون فاعل لذا فجملة 1+1=2 ليس لها إلا معناها الرياضي المجرّد فقط. ولكن جملة واحد جلس بجانب آخر = شخصين جالسين مع بعض لها معنى، أليس كذلك؟

خلينا من هذا. فلنتصوّر أنني قلت ونحن نتكلّم بشكل عادي (أقصد لم نكن في محاضرة رياضيات) قلت لكم فجأة (24) وسكتٌّ، طبيعي أنّكم جميعاً ستنظرون إلى منتظرين أن أكمل كلامي.. 24.. ماذا؟ 24 ساعة؟ 24 يوم؟ 24 طالب؟ 24 سطر؟ 24 تفاحة.. لكن الرقم 24 المجرّد لا يعني شيء أبداً أبداً خارج مواضيع الرياضيات :-)

مفهوم العضو أو الشي (Object)

ملاحظة: عندما أقول كلمة (شيء) أو كلمة (عضو) أرجو أن يكون مفهوماً أنني أقصد بها نفس االمفهوم Object.

والآن حان الوقت لننظر إلى العالم من حولنا. نأخذ مثال بسيط (جهاز الكومبيوتر الخاص بك) سنفترض بعض صفاته وسنكتبها في ورقة:

الصفات

النوع: IBM
السرعة: 500MHz
الذاكرة: 128MB

إذاً اتفقنا أن جهازك له هذه الصفات، فلنفترض معاً بعض الوظائف التي يستطيع جهازك أن يقوم بها

الوظائف::

الجمع
الحفظ
الإتصال بطابعة

ماذا نستنتج من ذلك؟
أن جهازك له صفات وقدرات. الصفات هي ما يتصف به، والقدرات هي ما يتطيع أن يقوم به. وهذا هو حال أي شيء (عضو أو Object) له صفات، ويستطيع القيام بأعمال بما له من قدرات.

هم.. هل يشترك كومبيوتر آخر مع جهازك في هذه الصفات؟ نعم جهازي يشترك مع جهازك.
له نفس القدرات، وويشترك في وجود نفس الصفات مع اختلاف في الأرقام، أليس كذلك؟ فجهازينا لهما سرعة، وذاكرة ونوع، وكلاهما يستطيعان الحفظ والاتصال بطابعة. همم.. إذا هناك صفات يشترك فيها أي جهاز كومبيوتر مع غيره من الأجهزة، وقدرات أساسية أيضاً، موجودة عند الجميع.

هذا يجعلنا نصنّف الأشياء إلى فئات تشترك في نفس الصفات ولها نفس القدرات :-)

أحـمـد ظـافـر · 31-10-2009, 08:17 PM

مفهوم الفئة أو (Class)

الفئة هي الموديل أو التصميم الذي على أساسه أستطيع استخراج أعضاء وأشياء.

مثلاً نأتي بورقة، ونكتب عليها الآتي:

كومبيوتر

الوظائف الصفات
الجمع
الحفظ
الطباعة النوع
السرعة
الذاكرة

أصبح لدينا الآن موديل نستطيع أن نستخرج منه الكومبيوتر الذي تستطيع لمسه وهو جهازك وذلك بأن نعطي للصفات التي ذكرتها في الموديل القيم المناسبة.

مثال آخر:

لو أخذنا فئة (الإنسان) هذا موديل أو شكل عام نعرف أن أي انسان له عينان، وأنه يفكّر، وأنه يبدع. ولكن حين أقول أحمد يبدأ الموديل في أخذ الصفات المناسبة مثل لون العينين عند أحمد أسود مثلاً وأنه يفكّر، وأنه مبدع وابداعه في الشعر أكثر من غيره.

ماذا نستنتج من ذلك؟

نستنتج أن الفئة أو ال Class هي الموديل الذي أصنع بحسبه الأشياء التي تشترك في الصفات. أو أنه الجامع الذي يجمع الأشياء الفعلية التي تندرج تحته. ولابد هنا من التنويه على نقطة محددة وهي أنّ الفئة ليست شيئاً محسوساً بينما العضو أو الشيء هو التمثيل المحسوس لهذه الفئة.

يتبع ,,

أحـمـد ظـافـر · 31-10-2009, 08:27 PM

مقارنة بين البرمجة بالكائنات الشيئية والبرمجة التقليدية

لنأخذ مثال حي لتوضوح المقارنة :-)

لنفرض أن لدينا معركة بشكل ما بين المسلمين و الإسرائيلين. و أرغب في عمل محاكاة لهذه المعركة على الكومبيوتر. و لنفترض أن رأيي استقر على لغة ال C، و هي لغة تقليدية، لذا سأحضّر للبرنامج بالطريقة التقليدية، سأفكّر: (ماذا سيحدث؟)

سأكتب خطوات حل البرنامج:

- تبدأ المعركة. - يجري الإسرائيلي تجاه المسلم من الخلف - يتفادى المسلم الضربة الغادرة - يهجم المسلم - يموت الإسرائيلي - تنتهي اللعبة

نلاحظ فيما سبق أننا رتّبنا البرنامج بحسب الأحداث، لذا بدأت الجمل السابقة بأفعال. و أغلب الظن أننا سنكتب كل ما سبق في ملف واحد و نقوم بتخزينه، و كلّما غيّرنا في مكان نحتاج دائماً إلى إعادة ترجمة البرنامج كاملاً مرّة أخرى (Recompiling).

ماذا نستنتج من ذلك؟

نستنتج أن البرمجة التقليدية تحافظ على ترتيب الأحداث، و يتطلّب التغيير في هذا الترتيب برمجة البرنامج و جميع حلقاته مرّة أخرى.

البرمجة التقليدية تهتم بالأحداث، و تربط بينها الأشياء أو البيانات.

لنفرض أننا أردنا أن نكتب البرنامج بلغة من لغات الكائنات الشيئية (مثل الجافا مثلاً)

سنقرأ السؤال مرة أخرى و لكن هذه المرة سنسأل أنفسنا: (من الأعضاء في هذا المثال؟)

سيقول أحدكم:

المسلم

و سيقول آخر:

الاسرائيلي

سأعود لأسأل: فيم فكّرنا هذه المرة؟ لم نفكّر في الأحداث، بل فكّرنا في أبطال القصة. السؤال الآن: كيف سنكتب البرنامج الآن؟

سأقول لكم :-)

1) بعد أن قمنا بتحديد الأشياء أو الأعضاء، سنقوم بعمل الموديلات لهم أو بمعنى أصح الفئات. لأنه لا يمكن أن يوجد عضو لا ينتمي لفئة!

الفئة الأولى هي فئة (المسلم)، بم يتميّز المسلم من صفات؟

المسلم
الصفات:
له اسم
له روح وجسد
له حالة (امّا حي و إما ميّت)
القدرات:
يشهد أن لا إله إالا الله ويقول الله أكبر
يستطيع أن يقاتل
يمكن أن يجرح يمكن أن يموت (أو يستشهد)

نأتي للاسرائيلي، و نكتب صفاته

الاسرائيلي
الصفات:
له اسم
له روح وجسد
له حالة (امّا حي و إما ميّت)
القدرات:
يغدر وينقض العهد
يقاتل من خلف جدار
يمكن أن يجرح يمكن أن يموت

الآن و بعد أن حددنا الفئات التي ينتمي لها المسلمون و الاسرائيليون، فلنجلس قليلاً لنتأمّل:

لدينا الآن فئة تجمع الصفات المشتركة لأي مسلم (و نلاحظ أننا استخدمنا صيغة المفرد في التسمية) و كذلك الصفات المشتركة لأي اسرائيلي. و نفس الشيء بالنسبة للقدرات.

نريد الآن أن نبدأ المعركة! همم ماذا هناك؟.. فعلاً صحيح، أين المعركة؟ لا يمكننا غدراج المعركة ضمن صفات أو قدرات المسلم، و لا ضمن صفات أو قدرات الإسرائيلي، إذاً سنحتاج إلى عضو آخر جديد يجمع بين الاثنين و هو:

المعركة

و في المعركة نستطيع أن ننشئ عضو من فئة المسلمين و لنسمه محمد و عضو من فئة الإسرائيلين و لنسمّه شارون!

الأن المسألة أصبحت أسهل، ما هي صفات المعركة؟
فيها طرفا نزاع، لها وقت للبداية و لها وقت للنهاية و لها نتيجة!

بدلاً من أن نقول صفات سأستعيض عنها بكلمة أخرى أوضح و هي (مكوّنات) لأن المعركة في الواقع هي فئة موجودة للتكون مكان يجمع أعضاء من عد فئات أخرى. إذاً المعركة ستأخذ هذا الشكل:

المعركة
الصفات:
المكونات: عضو مسلم
عضو اسرائيلي
القدرات:
تبدأ في وقت محدد
تنتهي في وقت محدد
يتم تحديد النتيجة بعد نهايتها

الآن في عضو من فئة المعركة و لنسمه معركة الإنتصار يوجد مسلم اسمه محمد و اسرائيلي اسمه شارون، و هما سيتقاتلان و تنتهي المعركة بشكل لا يعلمه إلا الله!

ماذا نستنتج من ذلك؟

نستنتج أن البرمجة باستخدام الكائنات الشيئية تتكون من فئات، و أعضاء. و أن بداية البرنامج تتم عبر نقطة بدايو دون تحديد لسير البرنامج لأن الأعضاء من مختلف الفئات قد يتصرّفون بشكل أو بآخر.

توضيح:

أي أنني عندما أبدأ المعركة قد يقوم المسلم بالهجوم أولاً، و قد يقوم الإسرائيلي بالغدر، لا يوجد ما يضمن لي أن أحدهما سيسبق الآخر، لأن كلا الفئتين احتفظت بصفاتها و قدراتها بشكل منفصل عن الفئة الأخرى.

إذاً البرنامج بطريقة الكائنات الشيئية يتكوّن من أكثر من ملف، و كل ملف منفصل فعلياً عن الملفات الأخرى. و حين حدوث أي تغيير في أي برنامج فإن أعادة الترجمة (Recompiling) يتم على هذا الملف دون غيره.

الآن , كيف يتم تطبيق هذا باستخدام لغة الجافا؟

أحـمـد ظـافـر · 31-10-2009, 08:37 PM

في الدروس القادمــة ::

إعداد بيئة التشغيل , والبرنامج الأول للجافا وشرحه ؟

للتحميل البرنامج ::

http://java.sun.com/

في هذه الصفحة و من القائمة Java 2 SDK, Standered Edition

وتنزيل آخــر نسخه

حقـــوق النسخ محفـــوظـــة ::