Apa Itu Abstraksi dalam Pemrograman?

Saat kamu menulis print("hi"), kamu tidak memikirkan bagaimana huruf-huruf itu sampai ke layar. Di bawah satu baris itu, Python mengubah teksnya menjadi byte dan meminta sistem operasi untuk menuliskannya, sistem operasi menyerahkannya ke terminalmu, dan terminal menggambar setiap huruf sebagai piksel dengan sebuah font. Setiap lapisan menawarkan janji sederhana kepada lapisan di atasnya dan menyembunyikan cara ia menepati janji itu. Penyembunyian itulah abstraksi, dan setiap program berdiri di atas banyak lapisan seperti itu.

Tingkatan abstraksi

Setiap tingkatan dibangun dari tingkatan di bawahnya dan bisa dipahami tanpanya. Kamu bisa menulis Python yang berjalan tanpa tahu apa itu blok disk, dan sistem operasi bisa menyimpan file tanpa tahu bahwa isinya kode Python.

Cara kerja abstraksi dalam kode

Programmer membangun lapisannya sendiri dengan dua cara utama.

Abstraksi prosedural adalah fungsi. Nama, parameter, dan nilai kembaliannya adalah interface-nya; badannya adalah detail yang disembunyikan. Begitu average(scores) ada, bagian program lainnya memakainya tanpa membaca bagaimana fungsi itu menjumlahkan dan membagi.

Abstraksi data mendefinisikan sebuah tipe berdasarkan apa yang bisa kamu lakukan dengannya, bukan bagaimana tipe itu menyimpan sesuatu. Queue berarti "tambah di belakang, ambil dari depan". Bagaimana item-itemnya tersusun di memori adalah keputusan privat:

from collections import deque

class Queue:
    """First in, first out. Callers only see add() and next()."""
    def __init__(self):
        self._items = deque()     # swap this for a list and callers never notice
    def add(self, item):
        self._items.append(item)
    def next(self):
        return self._items.popleft()
    def __len__(self):
        return len(self._items)

orders = Queue()
for dish in ["soup", "pasta", "cake"]:
    orders.add(dish)
while len(orders):
    print("serving", orders.next())

serving soup
serving pasta
serving cake

Kode di bagian bawah tidak tahu apa pun tentang deque. Kalau kamu menggantinya dengan list biasa dan pop(0), output-nya identik, hanya lebih lambat untuk antrean yang panjang, karena menghapus item pertama dari sebuah list memindahkan setiap item lainnya. Interface-nya tetap sama, jadi tidak ada yang perlu diubah di luar class itu.

Abstract class dan interface

Dalam pemrograman berorientasi objek, abstraksi biasanya berarti menyatakan apa yang harus dilakukan sekelompok class sambil menyerahkan bagaimana-nya kepada setiap class. Di Python, modul abc menandai sebuah method sebagai abstract; class dengan abstract method yang belum diimplementasikan tidak bisa diinstansiasi:

from abc import ABC, abstractmethod

class Notifier(ABC):
    @abstractmethod
    def send(self, to, text):
        """Every notifier must say how it sends a message."""

class Email(Notifier):
    def send(self, to, text):
        print(f"email to {to}: {text}")

class SMS(Notifier):
    def send(self, to, text):
        print(f"sms to {to}: {text}")

def remind(notifier, user):
    notifier.send(user, "Your package arrives today")

remind(Email(), "ana@example.com")
remind(SMS(), "+15550100")
try:
    Notifier()
except TypeError:
    print("Notifier is abstract: create an Email or an SMS instead")

email to ana@example.com: Your package arrives today
sms to +15550100: Your package arrives today
Notifier is abstract: create an Email or an SMS instead

remind() hanya bergantung pada abstraksinya: apa saja yang punya method send. Menambahkan push notification berarti menulis satu class baru, dan remind() tetap tidak tersentuh. Langkah terakhir itu, satu pemanggilan yang menjalankan kode berbeda untuk class yang berbeda, adalah polimorfisme: abstraksi mendefinisikan interface bersama, polimorfisme membuatnya berfungsi.

Java punya tool yang sama dalam bentuk kata kunci:

interface Notifier {
    void send(String to, String text);
}

class Email implements Notifier {
    public void send(String to, String text) { /* talk to the mail server */ }
}

Menulis new Notifier() adalah compile error, karena interface tidak punya implementasi yang bisa dijalankan. Dokumentasi menjelaskan abstract class dan interface di Java secara detail.

Abstraksi vs enkapsulasi

Kedua ide ini begitu sering muncul bersama sehingga mudah tertukar.

Abstraksi menentukan operasi mana yang ditampilkan; enkapsulasi memastikan sisanya tetap tersembunyi. Queue di atas melakukan keduanya: add dan next adalah abstraksinya, dan garis bawah pada _items adalah enkapsulasinya.

Abstraksi yang bocor dan kesalahan lainnya

Joel Spolsky menamai law of leaky abstractions pada 2002: setiap abstraksi yang tidak sepele membiarkan sebagian detail tersembunyinya bocor keluar. Bilangan floating point adalah contoh kebocoran yang klasik. Bilangan ini terlihat seperti desimal biasa, sampai penyimpanan biner di bawahnya ikut terlihat:

print(0.1 + 0.2)
print(0.1 + 0.2 == 0.3)

0.30000000000000004
False

Baik 0,1 maupun 0,2 tidak bisa disimpan secara persis dalam bit biner, jadi hasil penjumlahannya sedikit meleset. Kamu bisa memakai float bertahun-tahun tanpa memikirkan hal ini, tetapi tidak selamanya, itulah sebabnya ada gunanya mengenal satu lapisan di bawah lapisan tempatmu bekerja.

Dua kesalahan lain juga umum:

• Membuat abstraksi terlalu cepat. Hierarki class yang dibangun untuk kasus yang tidak pernah datang adalah kode tambahan yang harus dibaca dan diubah. Sandi Metz merumuskannya sebagai "duplication is far cheaper than the wrong abstraction" (duplikasi jauh lebih murah daripada abstraksi yang salah).
• Menyamakan abstraksi dengan kata kunci abstract. Abstract class hanya salah satu tool. Setiap fungsi yang dinamai dengan baik juga merupakan abstraksi.

Lanjut ke mana

Baca enkapsulasi dan polimorfisme untuk melengkapi gambaran pemrograman berorientasi objek. Halaman sistem operasi menunjukkan abstraksi terbesar yang diandalkan program-programmu. Untuk berlatih, kursus Python membangun class dan fungsi sejak awal, dan kursus Java membahas abstract class dan interface.