6 примеров абстракции данных (с определением и преимуществами)
Абстракция данных позволяет потребителям использовать продукт, не зная, как он работает внутри. Он имеет несколько преимуществ для разработки продукта, в том числе делает его более удобным для пользователей и сохраняет уникальность продукта. Узнав о важности абстракции данных, вы сможете сделать свои устройства более простыми в использовании и более безопасными. В этой статье мы даем определение абстракции данных, объясняем ее преимущества и типы, а также приводим несколько примеров абстракции данных для специалистов в области технологий и безопасности.
Что такое абстракция данных?
Абстракция данных — это инструмент программирования и проектирования, который отображает основную информацию об устройстве, скрывая при этом его внутренние функции. Пользователи могут смотреть на интерфейс и определять, как работает машина, но они не могут увидеть, как машина на самом деле может реагировать на их команды. Другими словами, они могут понять, что делает машина, но не понимают, как она это делает.
Например, при использовании мобильного телефона вы можете понять, как отвечать на входящие звонки и текстовые сообщения. Благодаря абстракции данных вы не можете сказать, как сам телефон передает сигналы. Целью абстракции данных является раскрытие только основных элементов устройства.
Почему абстракция данных важна?
Абстрагирование данных является важной частью разработки новых технологий и делает их безопасными и удобными для пользователя. К преимуществам абстракции данных относятся:
Делаем устройства проще в использовании
Благодаря абстракции данных пользователи могут сосредоточиться на основных функциях машины, что позволяет им использовать машину по своему усмотрению. Возьмем, к примеру, пульт от телевизора. Кнопки сообщают вам, как увеличить или уменьшить громкость, а также включить и выключить телевизор, и эти команды важны для вас. Способ подключения пульта к телевизору после того, как вы нажмете кнопку, может не иметь значения, поскольку он мало влияет на то, как вы его используете. Абстракция данных помогает вам не отвлекаться на каждую часть устройства, оставляя простые инструкции для удобного использования.
Сохранение целостности устройства
Абстракция данных защищает внутреннюю работу вашей машины от посторонних. Предположим, вы разрабатываете камеру, которая записывает видео с большей четкостью, чем любая другая камера на рынке. Потребители понимают, что делает камера и как ее использовать, но они не знают, какие программные коды вы использовали для достижения качества. Абстракция данных скрывает детали, что предотвращает копирование вашего продукта конкурентами и защищает вашу уникальную технологию.
Возможность повторного использования данных
Как разработчик продукта вы можете быть единственным человеком, который касается внутренних функций продукта, что означает, что вы можете повторно использовать данные, не мешая использованию продукта потребителями. Абстракция данных может позволить вам создавать объекты, которые работают аналогичным образом.
Например, два контроллера одной марки имеют одинаковую компоновку, и потребители могут узнать, как работают кнопки. Поскольку абстракция данных скрывала внутренние провода первого контроллера, вы повторно использовали данные для создания второго контроллера, выполняющего те же команды. Потребители могут использовать различные продукты и иметь общее представление о том, как все они работают.
Типы абстракции данных
Существует два типа абстракции данных. Они включают:
Абстракция с использованием классов: класс организует данные по категориям. С помощью спецификаторов доступа классы определяют, какие функции могут видеть пользователи, а какие остаются скрытыми.
Абстракция в файлах заголовков: файлы заголовков скрывают от пользователя все внутренние функции.
Есть также три уровня абстракции данных. Они включают:
Физический: физический уровень — это самый низкий уровень абстракции данных. Он диктует, как система хранит данные.
Логический: логический уровень указывает на конкретные типы данных в хранилище и связи между данными. Профессионалы могут просмотреть логический уровень, чтобы определить, какие данные следует сохранить.
Представление: уровень представления представляет собой самый высокий уровень абстракции данных. Он объясняет часть всей базы данных, позволяя профессионалам получить доступ к необходимой им информации.
Примеры абстракции данных для технологий
Вот примеры, которые могут применяться профессионалами в области высоких технологий при разработке новых электронных устройств:
Прослушивание музыки в наушниках
Предположим, у вас есть пара беспроводных наушников, которые вы хотите использовать для прослушивания музыки со своего смартфона. Вы знаете, что вам нужно включить функцию Bluetooth на вашем телефоне, чтобы подключиться к наушникам. Также есть кнопка для включения и выключения наушников, позволяющая сохранить аккумулятор, и небольшой порт для подключения USB-кабеля для зарядки аккумулятора.
Тем не менее, абстракция данных не позволяет вам увидеть, как сигнал передается от Bluetooth к наушникам, что позволяет вам слышать звук без проводного соединения. Когда вы перезаряжаете аккумулятор, вы также не видите, как энергия из розетки передается по кабелю для зарядки наушников, что позволяет им работать эффективно. Инженеры по аппаратному обеспечению могут внедрить абстракцию данных, чтобы помочь вам сосредоточиться на основных функциях продуктов, что поможет вам легко разобраться в беспроводных функциях.
Делаем снимок на смартфон
Появился новый смартфон с высококачественными функциями камеры. Просматривая приложение на телефоне, вы можете переключить камеру на переднюю или заднюю. Вы также можете переключать фильтры для съемки черно-белых фотографий или размывать фон, чтобы лучше сфокусироваться на объекте в центре.
Тем не менее, абстракция данных не позволяет вам увидеть, как камера отражает ваше лицо и внешний вид, когда вы поворачиваете ее к себе, а также то, как она захватывает крупный план объекта, когда вы используете функцию увеличения. Единственная характеристика, которая соответствует вашим интересам, — это способность камеры делать отличные фотографии.
Играем в игру на планшете
Разработчики программного и аппаратного обеспечения могут иметь схожие цели при использовании абстракции данных при разработке новых технологий. Например, компьютерный планшет имеет центральную кнопку для доступа пользователя к главному экрану, а также порт для подключения наушников и зарядки планшета. Пользователи также знают, что нужно одновременно удерживать кнопку питания и кнопку «Домой», чтобы сделать снимок экрана. При доступе к игровому приложению пользователи узнают значок для настройки параметров игры и могут нажимать кнопки «вперед» или «назад» для навигации по его функциям.
Есть обновление приложения, в котором инженеры исправляют его внутреннюю работу, но пользователи видят только улучшение функции, а не изменения в коде, которые привели к улучшению. На самом планшете пользователи не могут видеть, как на экране отображается игра или какие кнопки соединяются, чтобы обеспечить бесперебойную работу оборудования. Это позволяет инженерам изменять данные, когда это необходимо, не нарушая работу пользователей с продуктом.
Список примеров абстракции данных для безопасности
Вот три примера абстрагирования данных, которые могут применяться специалистами по безопасности или профессионалами, работающими в правоохранительных органах:
Выдача денег из банкомата
Специалисты по безопасности используют абстракцию данных для защиты конфиденциальной банковской информации клиентов. В банкомате клиенты знают, что вставляют свои дебетовые карты в прорези и вводят свои учетные данные, чтобы снять деньги со своих счетов. Они также знают, как адаптировать свои депозиты с текущих или сберегательных счетов и просматривать свой баланс после транзакции.
Из-за абстракции данных клиенты не могут видеть, как банкомат выдает деньги изнутри в прорезь снаружи, позволяя клиенту взять купюры. Они также не могут сказать, каким образом банкомат выдает распечатанную квитанцию о снятии средств. Таким образом, детали акции остаются конфиденциальными, что не позволяет посторонним получить доступ к их средствам.
Прохождение контрольно-пропускного пункта в аэропорту
Контрольно-пропускной пункт в аэропорту требует, чтобы пассажиры сдали свой багаж для проверки и вошли в полнотелый металлоискатель. Пассажиры знают, как ограничить количество жидкости, которую они проносят в своем чемодане, и снять ремни, обувь и куртки, прежде чем войти внутрь детектора. Тем не менее, детали, которые они могут не знать, заключаются в том, как детекторы могут идентифицировать тяжелые жидкости, упакованные в чемодан, а также провода или куски металла, которые нельзя увидеть невооруженным глазом. Абстракция данных позволяет сотрудникам службы безопасности защитить пассажиров до того, как они сядут в самолет.
Сканирование удостоверений личности перед входом в помещение
Администраторы безопасности в государственных учреждениях могут полагаться на абстракцию данных, чтобы утвердить своих сотрудников на допуск. Например, ворота окружают национальную штаб-квартиру, и сотрудники должны подтвердить свою личность перед входом. Подойдя к воротам, сотрудники прикладывают свои удостоверения личности к сканеру, чтобы подтвердить вход. Они понимают назначение сканера и то, как расположить свои удостоверения личности, чтобы сканер мог правильно считывать штрих-код.
Однако абстракция данных скрывает то, как сканер различает штрих-коды с разных удостоверений личности и сигналы, которые он передает для записи времени и даты, когда сотрудник вошел в ворота.