OOP là kỹ thuật lập trình phổ biến hiện nay, nhằm triển khai các vấn đề trong thực tế thành lập trình hướng đối tượng. Vậy OOP là gì? Cấu trúc và tính chất của OOP cần biết là gì? Có nên học lập trình hướng đối tượng không? Những ngôn ngữ lập trình nào kết hợp tốt với OOP? Do đó, InterData sẽ giải đáp các nghi vấn trên trong bài viết này nhé!
OOP là gì?
OOP là viết tắt của từ gì? OOP là viết tắt của Object Oriented Programming. Lập trình hướng đối tượng (OOP) là một mô hình lập trình trong khoa học máy tính dựa trên khái niệm về lớp (Class) và đối tượng (Object).
OOP được sử dụng để cấu trúc một chương trình phần mềm thành các đoạn mã đơn giản, có thể tái sử dụng (thường được gọi là các lớp), được sử dụng để tạo các phiên bản riêng lẻ của các đối tượng. Có nhiều ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng, bao gồm JavaScript, C++, Java và Python,…
Nói chung OOP tập trung vào các đối tượng mà nhà phát triển muốn thao tác hơn là logic cần thiết để thao tác chúng. Cách tiếp cận lập trình này rất phù hợp với các chương trình lớn, phức tạp và được cập nhật hoặc bảo trì tích cực. Điều này bao gồm các chương trình thiết kế và sản xuất, còn có các ứng dụng trên điện thoại di động.
Cấu trúc của Object Oriented Programming là gì?
Mô hình lập trình hướng đối tượng sử dụng các khối xây dựng sau để cấu trúc một ứng dụng:
Đối tượng (Object)
Đối tượng (Object) là các thể hiện của một lớp được tạo bằng dữ liệu được xác định cụ thể. Các đối tượng (Object) có thể trùng lặp trong thế giới thực tiễn hoặc một thực thể trừu tượng. Khi lớp (Class) được định nghĩa ngay từ đầu, mô tả là đối tượng duy nhất được định nghĩa.
Lớp (Class)
Lớp (Class) là các kiểu dữ liệu do người dùng định nghĩa, được sử dụng làm bản thiết kế hoặc mẫu cho các đối tượng (Object) mà chương trình phần mềm sẽ sử dụng trong hoạt động của nó. Các lớp xác định các phương thức và thuộc tính mà mỗi đối tượng được tạo từ chúng có.
Phương thức (Methods)
Phương thức (Methods) là các hàm được định nghĩa bên trong một lớp mô tả hành vi của một đối tượng. Chúng rất hữu ích cho việc tái sử dụng hoặc giữ chức năng được gói gọn bên trong một đối tượng tại một thời điểm. Khả năng sử dụng lại mã là một lợi ích lớn khi gỡ lỗi.
Thuộc tính (Attributes)
Thuộc tính (Attributes) là thông tin được lưu trữ và xác định trong mẫu lớp (Class). Khi các đối tượng được khởi tạo, các đối tượng riêng lẻ sẽ chứa dữ liệu được lưu trữ trong trường thuộc tính. Trạng thái của một đối tượng được xác định bởi dữ liệu trong các trường thuộc tính của đối tượng.
Đây là lúc các khối xây dựng xuất hiện để giúp chúng ta lập trình bằng cách sử dụng lớp (Class), đối tượng (Object), phương thức (Methods) và thuộc tính (Attributes).
Những tính chất cơ bản của OOP là gì?
Có bốn nguyên tắc chính của lập trình hướng đối tượng, bao gồm đóng gói, trừu tượng, kế thừa và đa hình. Cụ thể:
Tính đóng gói
Nguyên tắc này có nghĩa là tất cả dữ liệu và chức năng quan trọng của một đối tượng đều được chứa trong đối tượng đó. Chỉ những thông tin chọn lọc cần thiết bên ngoài đối tượng mới được tiếp xúc với thế giới bên ngoài.
Khi một đối tượng được tạo từ một lớp, các phương thức và thuộc tính sẽ được gói gọn bên trong đối tượng đó. Việc đóng gói yêu cầu xác định một số trường là riêng tư và một số trường là công khai.
- Giao diện riêng tư: các phương thức và thuộc tính có thể truy cập được từ các phương thức khác cùng lớp.
- Giao diện công khai: các phương thức và thuộc tính có thể truy cập từ bên ngoài lớp.
Lấy ô tô là ví dụ về tính đóng gói. Thông tin mà ô tô chia sẻ với thế giới bên ngoài, sử dụng đèn nháy để báo rẽ, là các giao diện công khai. Ngược lại, động cơ được giấu dưới mui xe là giao diện riêng tư.
Trong các lớp, hầu hết các ngôn ngữ lập trình đều có các phần công khai, được bảo vệ và riêng tư. Phần công khai là sự lựa chọn có giới hạn các phương pháp có thể truy cập được từ thế giới bên ngoài hoặc các lớp khác trong chương trình.
Điều này cho phép lập trình ẩn những thông tin quan trọng không nên thay đổi nhằm tránh khỏi hành vi lừa đảo và có nhiều khả năng xảy ra trường hợp các nhà phát triển khác thay đổi nhầm dữ liệu quan trọng.
Tính kế thừa
Tính kế thừa cho phép các lớp kế thừa các tính năng của các lớp khác. Nói cách khác, lớp cha mở rộng các thuộc tính và hành vi cho lớp con. Kế thừa hỗ trợ khả năng sử dụng lại.
Nghĩa là nếu các thuộc tính và hành vi cơ bản được xác định trong lớp cha, thì các lớp con có thể được tạo, mở rộng chức năng của lớp cha nhưng sẽ bổ sung các thuộc tính và hành vi khác.
Ví dụ, chó chăn gia súc có khả năng chăn gia súc độc đáo. Nói cách khác, tất cả chó chăn gia súc đều là chó, nhưng không phải con chó nào cũng là chó chăn gia súc. Chúng được thể hiện sự khác biệt này bằng cách tạo một lớp con (Chó chăn gia súc) từ lớp cha (Chó), sau đó thêm hành vi (Chăn gia súc).
Lợi ích của việc kế thừa là các chương trình có thể tạo một lớp cha chung và sau đó tạo các lớp con cụ thể hơn nếu cần. Điều này giúp đơn giản hóa việc lập trình vì thay vì phải tạo lại cấu trúc của lớp chó nhiều lần, các lớp con sẽ tự động có quyền truy cập vào các chức năng trong lớp cha.
Tính đa hình
Các đối tượng được thiết kế để chia sẻ hành vi và có thể có nhiều dạng khác nhau. Chương trình sẽ xác định ý nghĩa hoặc cách thực hiện nào là quan trọng cho mỗi lần thực hiện đối tượng đó từ lớp cha, nhằm giảm nhu cầu sao chép mã.
Sau đó, một lớp con được tạo để mở rộng chức năng của lớp cha, vì thế tính đa hình cho phép các loại đối tượng khác nhau đi qua cùng một giao diện.
Tính trừu tượng
Trừu tượng hóa là một phần mở rộng của việc đóng gói sử dụng các lớp và đối tượng chứa dữ liệu và mã để ẩn các chi tiết bên trong của chương trình với người dùng. Điều này được thực hiện bằng cách tạo một lớp trừu tượng giữa người dùng và mã nguồn phức tạp hơn, giúp bảo vệ thông tin nhạy cảm được lưu trữ trong mã nguồn.
Vai trò của tính trừu tượng trong lập trình OOP là gì?
- Giảm độ phức tạp và cải thiện khả năng đọc mã.
- Tạo điều kiện tái sử dụng mã và tổ chức.
- Ẩn dữ liệu cải thiện bảo mật dữ liệu bằng cách ẩn các chi tiết nhạy cảm khỏi người dùng.
- Nâng cao năng suất bằng cách trừu tượng hóa các chi tiết cấp thấp.
Tiếp tục dùng ô tô làm ví dụ, người lái xe sử dụng vô lăng, chân ga và bàn đạp phanh của ô tô để điều khiển xe. Người lái không phải lo lắng về cách thức hoạt động của động cơ hay sử dụng bộ phận nào cho mỗi chuyển động. Đây là một sự trừu tượng – chỉ có thể nhìn thấy được những khía cạnh quan trọng cần thiết để người lái xe sử dụng ô tô.
Tại sao nên sử dụng OOP? Những lợi ích và hạn chế của OOP là gì?
Lợi ích của OOP là gì?
Có nhiều lý do khiến mô hình hướng đối tượng là mô hình lập trình phổ biến nhất. Vậy các ưu điểm của lập trình hướng đối tượng là gì? Dưới đây là một số ưu điểm chính:
- Tính đóng gói cho phép các đối tượng trở nên riêng tư, giúp việc giải quyết sự cố và mở rộng cộng tác trở nên đơn giản hơn bao giờ hết.
- Mã có thể được tái sử dụng lại thông qua tính kế thừa, nghĩa là một nhóm không phải viết cùng một mã nhiều lần.
- Lập trình viên có thể thao tác các chức năng của hệ thống một cách độc lập.
- Bằng cách sử dụng tính năng đóng gói và trừu tượng hóa, mã phức tạp sẽ được ẩn đi, việc bảo trì phần mềm dễ dàng hơn và các giao thức internet được bảo vệ.
- Tính đa hình cho phép một hàm duy nhất thích nghi với lớp mà hàm được đặt. Các đối tượng khác nhau cũng có thể đi qua cùng một giao diện.
Hạn chế của OOP là gì?
Bên cạnh những lợi ích không thể phủ nhận thì OOP vẫn có hạn chế nhất định trong lập trình. Do OOP quá nhấn mạnh vào thành phần dữ liệu của quá trình phát triển phần mềm nhưng kém tập trung vào tính toán hoặc thuật toán. Ngoài ra, mã OOP có thể phức tạp hơn khi viết và mất nhiều thời gian biên dịch hơn.
Lập trình hướng đối tượng đòi hỏi kỹ thuật viên phải suy nghĩ về cấu trúc của chương trình và lên kế hoạch thiết kế hướng đối tượng trước khi bắt đầu viết mã. Nhìn chung, việc triển khai OOP cho phép cấu trúc dữ liệu tốt hơn và khả năng sử dụng lại mã, tiết kiệm thời gian về lâu dài.
Do đó, căn cứ vào những phân tích về lợi ích cũng như hạn chế về lập trình hướng đối tượng mà kỹ thuật viên sẽ đưa ra quyết định có nên dùng OOP hay không?
Những ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng là gì?
Ngày nay nhiều ngôn ngữ lập trình khác cũng được sử dụng với OOP. Vậy những ngôn ngữ kết hợp tốt với OOP là gì? Dưới đây là một số ngôn ngữ lập trình đó:
- Ruby: Được gọi là ngôn ngữ hướng đối tượng “thuần túy” trong đó mọi thứ trong chương trình đều là một đối tượng.
- Java: Là ngôn ngữ lập trình có mục đích chung được sử dụng rộng rãi trong phát triển doanh nghiệp và hướng đối tượng.
- C++: Được tạo ra như một phần mở rộng của ngôn ngữ lập trình C và được thiết kế theo hướng đối tượng.
- PHP: Là ngôn ngữ lập trình đa mục đích, được rất nhiều nhà phát triển sử dụng. Đây là ngôn ngữ lập trình có mã nguồn mở, chạy ở phía máy chủ và được sử dụng để sáng tạo ra các ứng dụng web.
- Python: Là ngôn ngữ lập trình phổ biến được sử dụng cho nhiều nhiệm vụ khác nhau hỗ trợ lập trình hướng đối tượng, thủ tục và chức năng.
- JavaScript: Là một ngôn ngữ hướng đối tượng sử dụng các nguyên mẫu thay vì các lớp trong những ngày đầu.
Có thể nói lập trình hướng đối tượng là một trong những công việc cơ bản không thể thiếu của người lập trình. Trong bài viết trên, InterData đã giải thích OOP là gì? cũng như những cấu trúc và tính chất của OOP. Đồng thời, bài viết cũng giới thiệu các ngôn ngữ lập trình phù hợp với OOP và phân tích lý do nên ứng dụng lập trình hướng đối tượng.