چندریختی

چند ریختی

مقدمه

چندریختی (Polymorphism) یکی از مفاهیم بنیادی در برنامه‌نویسی شی‌گرا است. این مفهوم به معنای "چند شکلی" است و به توانایی اشیاء برای اتخاذ اشکال مختلف بر اساس شرایط مختلف اشاره دارد. به بیان ساده‌تر، چندریختی به شما اجازه می‌دهد تا با استفاده از یک رابط مشترک، با اشیاء مختلف به طور یکنواخت تعامل داشته باشید، حتی اگر این اشیاء در کلاس‌های مختلف تعریف شده باشند. درک چندریختی برای نوشتن کدهای انعطاف‌پذیر، قابل نگهداری و مقیاس‌پذیر ضروری است. این مقاله به بررسی عمیق مفهوم چندریختی، انواع آن، مزایا و معایب آن و نحوه پیاده‌سازی آن در زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف می‌پردازد.

تعریف چند ریختی

چندریختی به توانایی یک شیء در پاسخ به یک فراخوانی متد به شیوه‌های مختلف، بسته به نوع شیء، اشاره دارد. این به این معنی است که یک متد می‌تواند در کلاس‌های مختلف، رفتارهای متفاوتی داشته باشد. این قابلیت، انعطاف‌پذیری و قابلیت استفاده مجدد کد را افزایش می‌دهد.

انواع چند ریختی

چندریختی را می‌توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد:

چند ریختی در زمان کامپایل (Compile-time polymorphism): این نوع چندریختی با استفاده از overloading (بارگذاری) و overriding (سرپیچی) متدها پیاده‌سازی می‌شود. تصمیم‌گیری در مورد اینکه کدام متد فراخوانی شود در زمان کامپایل انجام می‌شود.

   * Overloading (بارگذاری):  وقتی چندین متد با نام یکسان اما با پارامترهای متفاوت (تعداد یا نوع) در یک کلاس تعریف شوند، به آن بارگذاری متد می‌گویند.  به عنوان مثال، ممکن است یک کلاس `Calculator` داشته باشید که متدهای `add` را برای جمع کردن دو عدد صحیح، دو عدد اعشاری و یا سه عدد صحیح ارائه می‌دهد.
   * Overriding (سرپیچی):  وقتی یک کلاس فرزند یک متد موجود در کلاس والد خود را با پیاده‌سازی مشابه اما رفتاری متفاوت بازنویسی کند، به آن سرپیچی متد می‌گویند.  این به کلاس فرزند اجازه می‌دهد تا رفتار متد را برای نیازهای خاص خود سفارشی کند.

چند ریختی در زمان اجرا (Run-time polymorphism): این نوع چندریختی با استفاده از وراثت (Inheritance) و اینترفیس‌ها (Interfaces) پیاده‌سازی می‌شود. تصمیم‌گیری در مورد اینکه کدام متد فراخوانی شود در زمان اجرا انجام می‌شود.

   * Inheritance (وراثت):  وراثت به یک کلاس اجازه می‌دهد تا ویژگی‌ها و رفتارهای کلاس دیگری را به ارث ببرد. این امکان را فراهم می‌کند که کلاس‌های فرزند رفتار متدهای کلاس والد را سرپیچی کنند.
   * Interfaces (اینترفیس‌ها):  اینترفیس‌ها مجموعه‌ای از اعلان‌های متدها را بدون پیاده‌سازی تعریف می‌کنند. کلاس‌ها می‌توانند اینترفیس‌ها را پیاده‌سازی کنند و پیاده‌سازی خاص خود را برای هر متد ارائه دهند.

مزایای چند ریختی

انعطاف‌پذیری: چندریختی به شما اجازه می‌دهد تا کدهایی بنویسید که می‌توانند با اشیاء مختلف به طور یکنواخت کار کنند.
قابلیت استفاده مجدد: با استفاده از چندریختی، می‌توانید کدهایی را بنویسید که می‌توانند در موقعیت‌های مختلف مورد استفاده قرار گیرند.
قابلیت توسعه: چندریختی به شما اجازه می‌دهد تا به راحتی کلاس‌های جدیدی را بدون تغییر کد موجود اضافه کنید.
کاهش پیچیدگی: با استفاده از چندریختی، می‌توانید کدهای پیچیده را ساده‌تر و قابل فهم‌تر کنید.
کپسوله‌سازی: چندریختی به شما اجازه می‌دهد تا جزئیات پیاده‌سازی را از کاربر پنهان کنید.

معایب چند ریختی

پیچیدگی: درک و پیاده‌سازی چندریختی می‌تواند برای مبتدیان پیچیده باشد.
عملکرد: در برخی موارد، چندریختی می‌تواند منجر به کاهش عملکرد شود، به خصوص در چندریختی در زمان اجرا. (البته این موضوع در اغلب موارد ناچیز است و با بهینه‌سازی کد قابل حل است.)
اشتباهات: اگر پیاده‌سازی چندریختی به درستی انجام نشود، می‌تواند منجر به اشتباهات غیرمنتظره شود.

مثال‌هایی از چند ریختی

فرض کنید یک کلاس پایه به نام `Animal` داریم و دو کلاس فرزند `Dog` و `Cat` از آن به ارث می‌برند.

``` class Animal {

 public void makeSound() {
   System.out.println("صدای حیوان");
 }

}

class Dog extends Animal {

 @Override
 public void makeSound() {
   System.out.println("واق!");
 }

}

class Cat extends Animal {

 @Override
 public void makeSound() {
   System.out.println("میو!");
 }

}

public class Main {

 public static void main(String[] args) {
   Animal animal1 = new Animal();
   Animal animal2 = new Dog();
   Animal animal3 = new Cat();

   animal1.makeSound(); // خروجی: صدای حیوان
   animal2.makeSound(); // خروجی: واق!
   animal3.makeSound(); // خروجی: میو!
 }

} ```

در این مثال، متد `makeSound()` در کلاس `Animal` تعریف شده است و در کلاس‌های `Dog` و `Cat` سرپیچی شده است. هنگامی که متد `makeSound()` روی یک شیء از نوع `Animal` فراخوانی می‌شود، رفتار متد بر اساس نوع واقعی شیء تعیین می‌شود. این یک مثال از چندریختی در زمان اجرا است.