Интерфейсы — Python: Абстракция с помощью данных

В IT широко распространён термин "Интерфейс", который по смыслу похож на то, как мы используем это слово в повседневной жизни. Например, пользовательский интерфейс представляет собой совокупность элементов управления сайтом, банкоматом, телефоном и так далее. Интерфейсом пульта управления от телевизора являются кнопки. Интерфейсом автомобиля можно назвать все рычаги управления и кнопки. Резюмируя, можно сказать, что интерфейс определяет способ взаимодействия с системой.

Создание грамотных интерфейсов не так уж просто, как может показаться на первый взгляд. Я бы даже сказал, что это крайне сложно. Каждый день мы встречаемся с неудобными интерфейсами, начиная от способов открывания дверей и заканчивая работой лифтов. Чем сложнее система (то есть, чем больше возможных состояний), тем сложнее сделать интерфейс. Даже в примитивном примере с кнопкой включения телевизора (два состояния — вкл/выкл), можно реализовать либо две кнопки, либо одну, которая ведёт себя по разному в зависимости от текущего состояния.

В программировании всё устроено похожим образом. Интерфейсом называют набор функций (имена и их сигнатуры, то есть количество и типы входящих параметров, а также возвращаемое значение), не зависящих от конкретной реализации. Такое определение один в один совпадает с понятием абстрактного типа данных. Например, для точек интерфейсными являются все функции, которые мы реализовывали в практике, и которые описывались в теории.

Как соотносятся между собой понятия абстракция и интерфейс? Абстракция — это слово, описывающее в первую очередь те данные, с которыми мы работаем. Например, почти каждое веб-приложение включает в себя абстракцию "пользователь". На Хекслете есть абстракция "курс", "проект" и многое другое. Интерфейсом же называется набор функций, с помощью которых можно взаимодействовать с данными.

Но функции бывают не только интерфейсные, но и вспомогательные, которые не предназначены для вызывающего кода и используются исключительно внутри абстракции:

# Функции make_user, get_age, is_adult — интерфейс абстракции User.
# Они используются внешним (пользовательским, вызывающим) кодом.
def make_user(name, birthday):
    return {
        "name": name,
        "birthday": birthday,
    }

def get_age(user):
    return calculate_age(user["birthday"])

def is_adult(user):
    return get_age(user) >= 18

# Эта функция не является частью интерфейса абстракции User.
# Она является "внутренней" и возвращает возраст пользователя.
def calculate_age(birthday):
    ###

В сложных абстракциях (которые могут быть представлены внешними библиотеками), количество неинтерфейсных функций значительно больше, чем интерфейсных. Вплоть до того, что интерфейсом библиотеки могут являться одна или две функции, но в самой библиотеке их сотни. То, насколько хороша ваша абстракция, определяется в том числе тем, насколько удобен её интерфейс.

Дополнительные материалы

1. Абстрактный тип данных

Остались вопросы? Задайте их в разделе «Обсуждение»

Вам ответят команда поддержки Хекслета или другие студенты.