В компютърните науки абстракцията е техника за управление сложността на компютърните системи. Тя работи като създава ниво на сложност, на което човек комуникира със системата, оставяйки по-сложните детайли под това ниво. Програмистът работи с идеализиран интерфейс (обикновено добре дефиниран) и може да добавя различни нива на функционалност, които биха били прекалено сложни за управление без различните нива на абстракция. Например, програмист, пишещ код, който включва числови оператори, може да не се интересува от начина, по който числата са представени в хардуера (например дали са 16 битов или 32 битов целочислен тип) и къде са скрити тези детайли. Може да се каже, че данните за цифрите са абстрахирани, оставяйки само числата, с които програмистът може да работи. Задачата да се изпрати електронна поща между континентите би била изключително сложна, ако се започне от парче оптичен кабел и основни хардуерни компоненти. Чрез използване на нива за сложност, които са създадени, за да се абстрахира човек от физическите кабели и мрежата, и предоставяйки виртуален канал за данни, задачата е осъществима.

Абстракцията е механизъм, с който една сложна концепция се свежда до няколко прости инструмента, с които се борави лесно. Използването на абстракции при създаването на компютърни програми дава възможност за сложните обекти да се мисли като за прости такива. Абстракциите лежат в основата на обектно ориентираното програмиране.

Абстракцията може да се приложи за контрол или за данни: Абстракциите за контрол се отнасят за действията. Включват подпрограми и свързани концепции за управление на потоци. Абстракциите за данни се отнасят за структури от данни. Позволяват управлението на битове от данни по разбираем начин. Например, това е основната идея зад типовете данни.

Можем да разглеждаме идеята за обект като начин да обединим абстракцията на данни и код. Същата дефиниция може да бъде използвана като общ интерфейс за семейство от обекти с различна имплементация и поведение, но които споделят едно общо значение. Механизмът за наследяване в обектно ориентираното програмиране може да бъде използван за дефиниране на абстрактен клас като общ интерфейс.

Препоръката програмистите да използват абстракция, когато е подходящо, е не само с цел да се избягва повторението на код, а и защото това води до повишаване издръжливостта на програмата срещу промени, които могат да изникнат на по-късен етап от нейното съществуване. Изискването един език за програмиране да предоставя подходяща абстракция се нарича принцип на абстракцията.

Фундаменти Хардуерът реализира изчислителен модел, който е взаимозаменяем с други. Софтуерът е структуриран в архитектури, които позволяват на хората да създават огромни системи като се концентрират върху няколко проблема наведнъж. Тези архитектури са направени от конкретни абстракции.

Централна форма на абстракция в света на софтуера е абстракцията на езика: новите изкуствени езици са разработени, за да изразяват специфичните аспекти на дадена система. Компютърните езици могат да бъдат реализирани само с компютър. Пример за този процес на абстракция е последователното разработване на програмни езици от машинен език към език за програмиране на ниско ниво (асемблерен език) и език за програмиране на високо ниво. Всяка фаза на развитие може да бъде използвана като стъпало към следващото ниво. Абстракцията на езика продължава например в скриптовите езици.

В програмния език някои свойства позволяват на програмиста да създава нови абстракции. Те включват подпрограми, модули, полиморфизъм и софтуерни компоненти. Някои други абстракции като шаблони за дизайн и архитектурните стилове остават невидими в програмния език и оперират само в дизайна на системата.

Някои абстракции се опитват да ограничат концепциите, от които програмистът има нужда, като скриват напълно начина, по който са построени. Софтуерният инженер Джоел Сполски критикува тези усилия, като заявява, че всички абстракции са „изпускащи“ – т.е те никога няма напълно да скрият детайлите отдолу, но това не отрича полезността на абстракцията. Някои абстракции са моделирани да са взаимозаменяеми с други. Например програмният език може да съдържа чужди функционални интерфейси (може да извика интерфейс от друг програмен език), за да направи обръщение към програмен език от по-ниско ниво. Абстракцията на данни е отделянето на спецификацията на обект от данни от неговата имплементация.

Характеристики на езика Езици за програмиране Различните програмни езици предоставят различни видове абстракции, в зависимост от планираните задачи, които ще извършва езика за програмиране. Например: В обектно ориентираните програмни езици като C++, Object Pascal, или Java, понятието абстракция само по себе си е декларативно твърдение – използвайки ключовите думи виртуален (при C++) или абстракция и интерфейс (при Java). След подобно деклариране, програмистът трябва да реализира клас, за да инициализира обекта на декларацията; Функционалните програмни езици често показват абстракции свързани с функции, като например ламбда абстракцията (превръщайки даден израз във функция на някои променливи), по-висока степен на функционалност (параметрите са функции), абстракции в скоби (превръщайки израза във функция на променлива); Съвременните Lisp езици за програмиране като Clojure, Scheme и Common Lisp подпомагат макро системите, за да позволят синтактична абстракция. Това позволява на програмиста работещ с Lisp да елиминира така наречения шаблонен код, да отделя еднообразните функции наречени поредици, да реализира нови контролирани структурни потоци, да реализира или дори построи така наречените домейн специфични езици, които позволяват специфичните понятия да бъдат изразявани по някакъв оптимизиран начин. Всичко това, когато се използва по правилния начин, подобрява ефективността на програмиста и яснотата на кода като прави желаната цел по-ясна. Освен това, в резултат на синтактичната абстракция, когато всеки един Lisp диалект и всъщност почти всеки програмен език, може да бъде реализиран в съвременния Lisp език със значително намалено усилие в сравнение с традиционните програмни езици като Python, C или Java.

Методи на спецификация Аналитици са разработили разнообразни методи за интегриране на официалните софтуерни системи. Някои методи включват: Метод базиран на абстрактни модели; Алгебрични техники; Техники базирани на процеси; Техники базирани на проследяване; Техники базирани на познания.

Езици за спецификация Езиците за спецификация обикновено разчитат на абстракции от един или друг вид, тъй като спецификациите се дефинират по-рано в даден проект, (и на по-абстрактно ниво) отколкото евентуална имплементация. UML езикът за спецификация, например позволява дефиницията на абстрактни класове, които остават абстрактни по време на построяването/архитектурата и фазата на техническото задание на даден проект

Абстракция за контрол Контрол на потока Абстракцията за контрол е една от основните цели на програмните езици, които я предлагат. Компютърните машини разбират операции на много ниско ниво като преместване на няколко бита от една локация в паметта в друга и произвеждат сумата на две поредици от битове. Програмните езици позволяват това да се случва на едно по-високо ниво. Например, изразът записан в Паскал:

a := (1 + 2) * 5

За човек това изглежда доста проста и очевидна калкулация (1 + 2 е равно на 3, умножено по 5 е 15). Всъщност стъпките на ниско ниво, необходими да се изпълни този израз, да върне 15 и след това тази стойност да се присвои на променливата „а“, са скрити и сложни. Стойностите трябва да бъдат конвертирани в двоичния им вид (често това е много по-сложна задача, отколкото човек може да си представи) и пресмятането да бъде раздробено на съставните му части (от компилатор или интерпретатор) в асемблер инструкции. И накрая, присвояването на крайната стойност „15“ към променливата „а“, така че „а“ да може да бъде използвана на по-късен етап, включва допълнителни „задкулисни“ стъпки на преглед на променливата и крайното ѝ местоположение във физическата или виртуалната памет, запазвайки бинарното представяне на стойността „15“ на определено място в паметта.

Без абстракция за контрол, програмистът ще трябва да определя всички стъпки на бинарно ниво всеки път, когато пожелае да добави или умножи числа или да присвои резултат към променлива. Подобна двойна работа би имала следните негативни последствия: принуждава програмиста постоянно да повтаря относително лесни задачи всеки път, когато е необходима определена операция; принуждава програмиста да програмира за точно определен хардуер или списък от инструкции.

Структурно програмиране Структурното програмиране включва разделянето на сложни програмни задачи на по-малки части с ясни контролирани потоци и връзки между компонентите, с намаляване на сложността на потенциалните странични ефекти.

При една обикновена програма, целта може да е да се осигурят серии от инструкции на програмата с една или няколко очевидни изходни точки и да има определени единствени изходни точки от функции и процедури.

При по-голяма система, това може да включва разбиването на сложните задачи на много различни модули.

Например система, която се занимава с плащания на кораби на пристанищен офис: Най-високото ниво може да включва меню от типични операции за крайните потребители; Заедно с това могат да бъдат обособени самостоятелни библиотеки за задачи като например назначаването или освобождаването на служители или отпечатване на чекове; В рамките на всеки един от тези самостоятелни компоненти може да има многобройни различни изходни файлове, всеки от които съдържащ програмен код решаващ даден проблем, само с избрани интерфейси достъпни за други части на програмата. В програмата може да има изходни файлове за всяко постъпване на данни и интерфейс базиран на база данни (който сам по себе си може да бъде самостоятелна трета библиотека или статично свързан списък съдържащ поредица библиотеки).

Заедно с базата данни или приложението за системата на плащане, трябва да се въведе процес на обмяна на данни между кораба и брега, като прехвърляне на тези данни често ще съдържат много други компоненти.

Тези слоеве произвеждат ефекта на изолиране на изпълнимите елементи на един компонент от останалите вътрешни методи. Обектно ориентираното програмиране обхваща и развива това понятие.

Абстракция на данни Абстракция на данни прилага ясно разделение между абстрактните свойства на типа данни, от една страна, и конкретните детайли по неговата имплементация от друга. Абстрактните свойства са видимия от клиента код, който използва типа данни – интерфейса на типа данни, докато конкретната имплементация е изцяло недостъпна, но би могла да бъде променяна във времето, с цел добавяне на ефективни подобрения. Идеята е, че не се предполага подобни промени да имат каквото и да било влияние върху кода на клиента, след като те не водят до промяна в абстрактното поведение.

Например, някой би могъл да дефинира абстрактен тип данни наречен lookup table, който свързва по уникален начин ключове и стойности, при което стойностите биха могли да бъдат извличани чрез посочването на съответстващия им ключ. Подобна lookup table би могла да бъде реализирана в различни случаи: като хеш таблица или двоично дърво за търсене от двойки ключ-стойност. Доколкото това се отнася до кода на клиента, абстрактните свойства на типа данни са еднакви във всеки от случаите.

Разбира се, всичко това разчита на първо място на правилното взимане на детайли от страна на интерфейса, след като всяка промяна там би могла да окаже сериозно влияние върху кода на клиента. Това може да бъде погледнато по следния начин – интерфейсът формира договореност за определено поведение между типа данни и кода на клиента, всичко което не е упоменато в тази договореност е предмет на промяна без да се обявява.