Lập trình hướng đối tượng và 4 đặc điểm chính người học cần nắm vững

Kiến thức về lập trình máy tính đang ngày càng chiếm nhu cầu cao trong xã hội công nghệ ngày nay. Và trong số đó phải kể đến lập trình hướng đối tượng. Có kiến thức về lập trình hướng đối tượng (OOP) giúp bạn rất nhiều khi phát triển và bảo trì các chương trình phần mềm. Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về lập trình hướng đối tượng và các nguyên tắc cơ bản của nó với các ví dụ dễ hiểu.

Mục lục

Lập trình hướng đối tượng là gì?

Lập trình hướng đối tượng (OOP) là sự kết hợp của một nhóm các thuộc tính dữ liệu với các hàm hoặc phương thức thành một đơn vị được gọi là “đối tượng”. Thông thường, các ngôn ngữ OOP dựa trên lớp, có nghĩa là một lớp xác định các thuộc tính và chức năng dữ liệu như một bản thiết kế để tạo các đối tượng. Các ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng dựa trên lớp phổ biến bao gồm Java, Python và C++. Nhiều đối tượng độc lập có thể được khởi tạo từ cùng một lớp và tương tác với nhau theo những cách phức tạp.

Một ví dụ đơn giản sẽ là một lớp đại diện cho một người. Lớp người sẽ chứa các thuộc tính để đại diện cho thông tin như tuổi, tên, chiều cao của người đó,…. Định nghĩa lớp cũng có thể chứa các hàm như “sayMyName” in tên người đó ra màn hình. Một gia đình có thể được xây dựng bằng cách khởi tạo các đối tượng người từ lớp cho mỗi thành viên trong gia đình. Mỗi đối tượng người sẽ chứa các thuộc tính dữ liệu khác nhau vì mỗi người là duy nhất.

Phong cách lập trình này phổ biến trong các ngôn ngữ lập trình phổ biến như Java, C ++, Python, JavaScript và C #… Bằng cách xác định tập hợp các lớp đại diện và đóng gói các đối tượng trong một chương trình, các lớp có thể được tổ chức thành các mô-đun, cải thiện cấu trúc và tổ chức của các chương trình phần mềm. Do đó, các nhà phát triển thường sử dụng lập trình hướng đối tượng như một công cụ khi họ cần tạo các chương trình phức tạp vì chúng dễ lập luận hơn khi có các lớp.

4 đặc điểm cơ bản của lập trình hướng đối tượng

Lập trình hướng đối tượng có 4 đặc điểm cơ bản: đóng gói, trừu tượng, kế thừa và đa hình. Ngay cả khi những khái niệm này có vẻ vô cùng phức tạp, việc hiểu được khuôn khổ chung về cách chúng hoạt động sẽ giúp bạn hiểu những điều cơ bản về chương trình máy tính OOP.

1. Đóng gói

“Encapsulate” có nghĩa là bao bọc một cái gì đó. Giống như một viên thuốc “bao bọc” hoặc chứa thuốc bên trong lớp phủ của nó, nguyên tắc đóng gói hoạt động theo cách tương tự trong lập trình hướng đối tượng: bằng cách hình thành một hàng rào bảo vệ xung quanh thông tin chứa trong một lớp từ phần còn lại của mã.

Trong OOP, chúng ta có thể đóng gói bằng cách liên kết dữ liệu và các hàm hoạt động trên dữ liệu đó thành một đơn vị duy nhất “lớp”. Bằng cách đó, chúng ta có thể ẩn các chi tiết riêng tư của một lớp với thế giới bên ngoài và chỉ tiết lộ chức năng quan trọng để giao tiếp với nó. Khi một lớp không cho phép gọi mã truy cập trực tiếp vào dữ liệu riêng tư của nó, chúng ta nói rằng nó được đóng gói tốt.

Tại sao lập trình hướng đối tượng lại trở thành sự lựa chọn của lập trình viên?

Ví dụ: Xây dựng trên ví dụ lớp người từ trước đó, chúng tôi có thể có dữ liệu riêng tư trong lớp, chẳng hạn như “SocialSecurityNumber”, không được hiển thị với các đối tượng khác trong chương trình. Bằng cách đóng gói thành viên, dữ liệu này như một biến riêng trong lớp, mã bên ngoài sẽ không có quyền truy cập trực tiếp vào nó và nó sẽ vẫn an toàn trong đối tượng của người đó.

Lập trình hướng đối tượng sẽ cho phép một số đối tượng nhất định được phép truy cập vào dữ liệu. Chẳng hạn, một giao dịch ngân hàng được gọi là “bankTransaction” thì hàm đó có thể truy cập vào biến “SocialSecurityNumber” nếu cần. Dữ liệu cá nhân của người đó sẽ được gói gọn trong một lớp như vậy.

>> Đồ chơi lập trình cho trẻ em: xBot – Robot lập trình STEM Kit

2. Tính trừu tượng

Thông thường, việc lập luận và thiết kế một chương trình sẽ dễ dàng hơn khi bạn có thể tách giao diện của một lớp khỏi việc triển khai nó và tập trung vào giao diện. Điều này giống như việc coi một hệ thống như một “hộp đen”, trong đó việc hiểu được hoạt động bên trong là không quan trọng để đạt được những lợi ích khi sử dụng nó.

Quá trình này được gọi là “trừu tượng hóa”, bởi vì đặc điểm của lập trình hướng đối tượng là trừu tượng hóa các chi tiết triển khai của một lớp và chỉ trình bày một giao diện đơn giản và dễ sử dụng thông qua các hàm thành viên của lớp. Được sử dụng cẩn thận, tính trừu tượng giúp cô lập tác động của các thay đổi được thực hiện đối với mã, để nếu có sự cố xảy ra, thay đổi sẽ chỉ ảnh hưởng đến chi tiết triển khai của một lớp chứ không ảnh hưởng đến mã bên ngoài.

Ví dụ: Hãy coi hệ thống âm thanh nổi như một vật thể có bảng logic phức tạp ở bên trong. Nó có các nút ở bên ngoài để cho phép tương tác với đối tượng. Khi bạn nhấn bất kỳ nút nào, bạn sẽ không nghĩ về những gì xảy ra bên trong bởi vì bạn không thể nhìn thấy nó. Mặc dù bạn không thể thấy bảng logic hoàn thành các chức năng này do nhấn một nút. Đây là khái niệm trừu tượng, vô cùng hữu ích trong tất cả các lĩnh vực kỹ thuật và cũng được áp dụng cho hiệu quả lớn trong lập trình hướng đối tượng.

Ví dụ: Trong OOP, chúng ta có thể có một lớp được định nghĩa để đại diện cho cơ thể con người. Người ta có thể định nghĩa một số chức năng như một phần của giao diện công khai của nó, chẳng hạn như “đi bộ” hoặc “ăn”. Mã gọi có thể gọi các chức năng này và hoàn toàn không biết đến hoạt động phức tạp bên trong của cơ thể con người và các cơ quan cần thiết của nó để thực hiện hành động đi lại hoặc ăn uống. Những chi tiết này hoàn toàn bị ẩn trong việc triển khai các chức năng cơ thể như đi bộ, ăn uống…

3. Kế thừa

Các ngôn ngữ hướng đối tượng hỗ trợ các lớp hầu như luôn ủng hộ khái niệm “kế thừa”. Các lớp có thể được tổ chức thành các phân cấp, trong đó một lớp có thể có một hoặc nhiều lớp cha hoặc lớp con. Nếu một lớp có lớp cha, lập trình hướng đối tượng nói rằng nó được dẫn xuất hoặc kế thừa từ lớp cha và nó đại diện cho mối quan hệ kiểu “IS-A”. Có nghĩa là, loại lớp con “IS-A” của lớp cha.

Do đó, nếu một lớp kế thừa từ một lớp khác, nó sẽ tự động nhận được nhiều chức năng và thuộc tính giống nhau từ lớp đó và có thể được mở rộng để chứa mã và dữ liệu riêng biệt. Một tính năng tuyệt vời của kế thừa là nó thường dẫn đến việc sử dụng lại mã tốt vì các hàm của lớp cha không cần phải được định nghĩa lại trong bất kỳ lớp con nào của nó.

4 đặc điểm chính của lập trình hướng đối tượng

Hãy xem xét hai lớp: một là lớp cha và lớp kia là lớp con. Lớp con sẽ kế thừa các thuộc tính của lớp cha, có thể sửa đổi hoặc mở rộng hành vi của nó. Các nhà lập trình áp dụng kỹ thuật kế thừa sắp xếp các lớp này thành một kiểu quan hệ được gọi là “IS-A”.

Ví dụ: trong thế giới động vật, một loài côn trùng có thể được đại diện bởi một lớp siêu côn trùng. Tất cả các loài côn trùng đều có những đặc tính giống nhau, chẳng hạn như có sáu chân và một bộ xương ngoài. Các lớp con có thể được xác định cho châu chấu và kiến. Bởi vì chúng kế thừa hoặc có nguồn gốc từ lớp Côn trùng, chúng tự động chia sẻ tất cả các thuộc tính của côn trùng.

>> Bài viết bạn nên tham khảo: Lập trình nhúng là gì? Tất cả những điều bạn nên biết về lập trình nhúng

4. Tính đa hình

Trong OOP, tính đa hình cho phép xử lý đồng nhất các lớp trong một hệ thống phân cấp. Do đó, mã lệnh gọi chỉ cần được viết để xử lý các đối tượng từ gốc của cấu trúc phân cấp, và bất kỳ đối tượng được khởi tạo bởi bất kỳ lớp con nào trong hệ thống phân cấp sẽ được xử lý theo cách tương tự.

Bởi vì các đối tượng dẫn xuất có chung giao diện với cha mẹ của chúng, mã gọi có thể gọi bất kỳ chức năng nào trong giao diện của lớp đó. Tại thời điểm chạy, hàm thích hợp sẽ được gọi tùy thuộc vào loại đối tượng được truyền dẫn đến các hành vi có thể khác nhau.

Lập trình hướng đối tượng và những điểm nổi bật bạn cần nắm vững

Ví dụ: Giả sử chúng ta có một lớp được gọi là “Động vật” và hai lớp con là “Mèo” và “Chó”. Nếu lớp động vật có phương thức tạo ra tiếng ồn, được gọi là “makeNoise” thì chúng ta có thể ghi đè hàm “makeNoise” được kế thừa bởi các lớp con, “Mèo” và “Chó”, thành “meo” và “sủa”, tương ứng. Sau đó, một hàm khác có thể được viết để chấp nhận bất kỳ đối tượng động vật nào làm tham số và gọi hàm thành viên “makeNoise” của nó. Tiếng ồn sẽ khác nhau: “meo meo” hoặc “sủa” tùy thuộc vào loại đối tượng động vật thực sự được chuyển đến hàm.

>> Tìm hiểu thêm: Lập trình trí tuệ nhân tạo: Nên chọn Java hay Python?

Tổng kết

Chắc hẳn đến đây bạn cũng đã phần nào hiểu được lập trình hướng đối tượng là gì rồi đúng không nào. 4 đặc điểm chính của lập trình hướng đối tượng giúp nó trở thành sự lựa chọn hàng đầu của hàng triệu lập trình viên trên khắp thế giới. Còn bạn thì sao? Bạn có ấn tượng gì với OOP không? Hãy để lại bình luận bên dưới hoặc liên hệ với chúng tôi tại đây để được hỗ trợ nhé!

Để tìm hiểu thêm về các đồ chơi, giáo cụ STEAM cho bé, vui lòng liên hệ OhStem qua: