الـ Default و Static في الواجهات

جزء من قسم Object Oriented Programming في رحلة Java على Coddy — الدرس 37 من 87.

في الأصل، كانت الواجهات (interfaces) لا يمكنها أن تحتوي إلا على دوال مجردة (abstract methods) بدون تنفيذ. بدءاً من Java 8، اكتسبت الواجهات القدرة على تضمين دوال افتراضية (default methods) ودوال ثابتة (static methods)، مما جعلها أكثر مرونة.

توفر الطريقة الافتراضية (default method) تنفيذًا مباشرًا داخل الواجهة (interface) باستخدام الكلمة المفتاحية default. ترث الفئات (Classes) التي تنفذ الواجهة هذا السلوك تلقائيًا، ولكن يمكنها إعادة تعريفه أو تجاوزه (override) إذا لزم الأمر:

public interface Drawable {
    void draw();
    
    default void display() {
        System.out.println("Displaying on screen...");
        draw();
    }
}

أي فئة تقوم بتنفيذ Drawable تحصل على الطريقة display() مجانًا. هذا مفيد بشكل خاص لإضافة طرق جديدة إلى الواجهات الموجودة دون كسر الفئات التي تقوم بتنفيذها بالفعل.

تعمل الطرق الساكنة (Static methods) في الواجهات (interfaces) تماماً مثل الطرق الساكنة في الأصناف (classes). فهي تنتمي إلى الواجهة نفسها ويتم استدعاؤها باستخدام اسم الواجهة:

public interface MathOperations {
    static int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

// الاستخدام
int result = MathOperations.add(5, 3);

لا يمكن تجاوز طرق الواجهة الساكنة (Static interface methods) ولا يتم توريثها بواسطة الفئات التي تقوم بتنفيذ الواجهة. وهي مفيدة للطرق المساعدة المتعلقة بغرض الواجهة.

إذا قامت class بتنفيذ interfaceين لهما نفس default method signature، يجب على الـ class عمل override لتلك الـ method لحل التعارض.

التحدي

سهل

لنقم ببناء نظام مراسلة يستعرض كلاً من الأساليب الافتراضية (default methods) والأساليب الثابتة (static methods) في الواجهات (interfaces). ستقوم بإنشاء واجهة تحتوي على وظائف مدمجة يمكن للفئات التي تنفذها استخدامها مباشرة أو تخصيصها حسب الحاجة.

ستقوم بتنظيم الكود الخاص بك عبر أربعة ملفات:

Messenger.java: قم بتعريف واجهة تمثل أي خدمة مراسلة. يجب أن تعلن عن أسلوب مجرد (abstract method) باسم sendMessage(String message) يعيد void. أضف أسلوباً افتراضياً يسمى sendWithTimestamp(String message) يقوم بطباعة: [TIMESTAMP] متبوعاً باستدعاء sendMessage(message). قم أيضاً بتضمين أسلوب ثابت يسمى formatMessage(String message) يعيد الرسالة محولة إلى أحرف كبيرة (uppercase).
EmailMessenger.java: أنشئ فئة تنفذ الواجهة Messenger. تحتوي على حقل recipient (String). قم بتضمين منشئ (constructor) لتهيئة المستلم. قم بتنفيذ sendMessage() لطباعة: Email to [recipient]: [message]. تستخدم هذه الفئة الأسلوب الافتراضي sendWithTimestamp() كما هو.
SMSMessenger.java: أنشئ فئة أخرى تنفذ الواجهة Messenger. تحتوي على حقل phoneNumber (String). قم بتضمين منشئ لتهيئة رقم الهاتف. قم بتنفيذ sendMessage() لطباعة: SMS to [phoneNumber]: [message]. قم بإلغاء (Override) الأسلوب الافتراضي sendWithTimestamp() لطباعة: [URGENT] متبوعاً باستدعاء sendMessage(message) بدلاً من استخدام سلوك الطابع الزمني الافتراضي.
Main.java: اجمع كل شيء معاً لتوضيح كل من أساليب الواجهة الافتراضية والثابتة. ستتلقى ثلاثة مدخلات: مستلم البريد الإلكتروني، ورقم الهاتف، والرسالة. أولاً، استخدم الأسلوب الثابت Messenger.formatMessage() لتنسيق الرسالة وتخزينها. ثم أنشئ كائناً من EmailMessenger وآخر من SMSMessenger. لكل مرسل، استدعِ sendWithTimestamp() مع الرسالة المنسقة—لاحظ كيف يستخدم EmailMessenger التنفيذ الافتراضي بينما يستخدم SMSMessenger نسخته المعدلة.

ستتلقى ثلاثة مدخلات: مستلم البريد الإلكتروني (String)، ورقم الهاتف (String)، والرسالة (String).

يجب أن يظهر مخرجك أربعة أسطر في المجموع—سطران لكل مرسل. سيعرض EmailMessenger بادئة الطابع الزمني الافتراضية، بينما سيعرض SMSMessenger بادئة "urgent" المخصصة له. كلاهما سيستخدم الرسالة المنسقة بشكل ثابت (بأحرف كبيرة)!

ورقة مرجعية

بدءاً من Java 8، يمكن أن تتضمن الواجهات (interfaces) أساليب افتراضية (default methods) وأساليب ثابتة (static methods) بالإضافة إلى الأساليب المجردة (abstract methods).

توفر الأساليب الافتراضية (Default methods) تنفيذاً مباشراً داخل الواجهة باستخدام الكلمة المفتاحية default. ترث الفئات (Classes) التي تنفذ الواجهة هذا السلوك تلقائياً ولكن يمكنها تجاوزه (override) إذا لزم الأمر:

public interface Drawable {
    void draw();
    
    default void display() {
        System.out.println("Displaying on screen...");
        draw();
    }
}

تنتمي الأساليب الثابتة (Static methods) في الواجهات إلى الواجهة نفسها ويتم استدعاؤها باستخدام اسم الواجهة. لا يمكن تجاوزها ولا يتم توريثها للفئات المنفذة:

public interface MathOperations {
    static int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

// Usage
int result = MathOperations.add(5, 3);

إذا قامت فئة بتنفيذ واجهتين تحتويان على نفس توقيع الأسلوب الافتراضي، فيجب على الفئة تجاوز ذلك الأسلوب لحل التعارض.

جرّب بنفسك

import java.util.Scanner;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        
        // قراءة المدخلات
        String emailRecipient = scanner.nextLine();
        String phoneNumber = scanner.nextLine();
        String message = scanner.nextLine();
        
        // TODO: استخدم Messenger.formatMessage() لتنسيق الرسالة وتخزينها
        
        // TODO: قم بإنشاء EmailMessenger مع مستلم البريد الإلكتروني
        
        // TODO: قم بإنشاء SMSMessenger مع رقم الهاتف
        
        // TODO: قم باستدعاء sendWithTimestamp() على EmailMessenger مع الرسالة المنسقة
        
        // TODO: قم باستدعاء sendWithTimestamp() على SMSMessenger مع الرسالة المنسقة
    }
}