Kĩ thuật lập trình - Chương 7: Lập trình hướng đối tượng (oop)

CHƯƠNG 7: LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG (OOP)Mục tiêuGiới thiệu các kiến thức cơ bản về Lập trình hướng đối (HĐT) tượng; các đặc điểm, đặc trưng của lập trình HĐT .Nội dungLập trình có cấu trúc và Lập trình HĐTMột số khái niệm cơ bảnĐặc điểm của Lập trình HĐT  Phương pháp Lập trình có cấu trúc: Lập trình cấu trúc là tổ chức chương trình thành các chương trình con (được gọi là hàm trong C++). Một chương trình cấu trúc gồm các cấu trúc dữ liệu (như biến, mảng, bản ghi) và các hàm.7.1 Lập trình có cấu trúc và Lập trình HĐT Phương pháp Lập trình HĐT (OOP) Lập trình hướng đối tượng là lập trình có cấu trúc + trừu tượng hóa dữ liệu. Có nghĩa là chương trình tổ chức dưới dạng cấu trúc. Tuy nhiên, việc thiết kế chương trình sẽ xoay quanh dữ liệu, lấy dữ liệu làm trung tâm. 7.1 Lập trình có cấu trúc và Lập trình HĐT Phương pháp Lập trình HĐT (OOP) Với lập trình cấu trúc thuần túy, trong đó dữ liệu được khai báo riêng rẽ, tách rời với thao tác xử lý. Do đó, việc xử lý dữ liệu thường không thống nhất khi chương trình được xây dựng từ nhiều người dùng khác nhau.=> Lập trình HĐT là phương pháp phân tích và thiết kế phần mềm dựa trên kiến trúc lớp và đối tượng.7.1 Lập trình có cấu trúc và Lập trình HĐT Phương pháp Lập trình HĐT (OOP) Quá trình phát triển của các phương pháp lập trìnhLập trình tuyến tínhLập trình có cấu trúcSự trừu tượng hóa dữ liệuLập trình hướng đối tượng7.1 Lập trình có cấu trúc và Lập trình HĐTSo sánh 2 phương pháp lập trình: Hàm Hàm Hàm Các thao tác Dữ liệuĐối tượngCác thao tác Dữ liệuĐối tượngCác thao tác Dữ liệuĐối tượngLập trình cấu trúc Hướng đối tượng7.1 Lập trình có cấu trúc và Lập trình HĐT Trừu tượng hóa Đối tượng Thuộc tính và phương thức Lớp Truyền thông điệp7.2 Một số khái niệm cơ bảnTrừu tượng hóa là kỹ thuật chỉ trình bày các đặc điểm cần thiết của vấn đề mà không trình bày những chi tiết cụ thể hay những lời giải thích phức tạp của vấn đề đó.Ví dụ: Con người có các đặc tính sau:Tên TuổiĐịa chỉChiều caoMàu tóc Những chi tiết nào là quan trọng khi phát triển Ứng dụng khách hàng mua sắm? Điều tra tội phạm?Sự trừu tượng hóa Trừu trượng hóa được phân làm 2 loại:Trừu tượng hóa dữ liệu (Data Abstraction): là tiến trình xác định và nhóm các thuộc tính và các hành động liên quan đến các thực thể đặc thù trong ứng dụng đang phát triểnTrừu tượng hóa chương trình (Program Abstraction): là một sự trừu tượng hóa dữ liệu mà làm cho các dịch vụ thay đổi theo dữ liệuSự trừu tượng hóaĐối tượng (Object) là một thực thể phần mềm bao bọc các thuộc tính và các phương thức liên quan Các đối tượng là chìa khóa để hiểu được kỹ thuật hướng đối tượng Đối tượng thế giới thực là thực thể cụ thể có cả trạng thái (states) và hành động (behaviour)Ví dụ:Đối tượng con chó có các trạng thái: tên, màu, giống, vui sướng và các hành động: ăn, ngủ, sủa, vẫy tai, chạy, bệnh=> xác định các trạng thái và hành động của đối tượng xe đạp?Đối tượng Đối tượng phần mềm có thể dùng để biểu diễn đối tượng thế giới thực nhưng trạng thái được gọi là thuộc tính - attribute (các biến) và hành động được gọi là phương thức - method (các hàm) trong JAVA. Còn trong C++ thì gọi là dữ liệu thành viên và hàm thành viênVí dụ:Đối tượngVí dụ: Một đối tượng phần mềm mô phỏng cho hình chữ nhật có các thuộc tính để xác định trạng thái của hình chữ nhật như chiều dài 10cm và chiều rộng là 6cm. Và có các phương thức: tính chu vi, diện tích Trong lập trình OOP thì một đối tượng cụ thể được gọi là một thể hiện (instance)Đối tượngThuộc tính (attribute) là dữ liệu trình bày các đặc điểm về một đối tượng Mọi đối tượng của một lớp phải có cùng các thuộc tính nhưng giá trị của các thuộc tính thì có thể khác nhau Một thuộc tính của đối tượng có thể nhận các giá trị khác nhau tại các thời điểm khác nhauVí dụ: đối tượng hình chữ nhật có các thuộc tính chiều dài, chiều rộng có thể nhận các giá trị khác nhau. Và tại mỗi thời điểm khác nhau thì giá trị chiều dài hoặc chiều rộng cũng khác nhau.Thuộc tính và Phương thứcPhương thức (method) là cách đáp ứng chức năng tác động lên dữ liệu của đối tượng Các phương thức xác định cách thức hoạt động của một đối tượng và được thực thi khi đối tượng cụ thể được tạo raVí dụ: các hoạt động chung của một lớp hình chữ nhật là tính chu vi và diện tích. Nhưng chỉ khi một đối tượng cụ thể thuộc lớp hình chữ nhật được tạo ra thì các phương thức đó mới được thực thi.Thuộc tính và Phương thứcLớp (class) là một thiết kế hay một mẫu ban đầu định nghĩa các thuộc tính và các phương thức chung cho tất cả các đối tượng của cùng một loại nào đó. Một đối tượng là một thể hiện cụ thể của một lớpVí dụ: Trong lớp hình chữ nhật có nhiều đối tượng hình chữ nhật với các giá trị thuộc tính khác nhau. Trong trường hợp một thuộc tính hay phương thức nào đó của lớp là giống nhau ở tất cả các đối tượng thì được gọi là thuộc tính lớp và phương thức lớpLớp Thuộc tính lớp (class attribute) là một hạng mục dữ liệu liên kết với một lớp cụ thể mà không liên kết với các thể hiện của lớp. Nó được định nghĩa bên trong định nghĩa lớp và được chi sẽ bởi các thể hiện lớp Phương thức lớp (class method) là một phương thức được triệu gọi mà không tham khảo tới bất kỳ một đối tượng nào. Tất cả các phương thức lớp ảnh hưởng đến toàn bộ lớp chứ không ảnh hưởng đến một lớp riêng rẽ nào.Lớp Một chương trình hay ứng dụng lớn thường chứa nhiều đối tượng khác nhau. Và chúng tương tác với nhau bằng cách gửi các thông điệp.Ví dụ: Đối tượng học sinh muốn đối tượng hình chữ nhật thực hiện phương thức tính chu vi, diện tích thì đối tượng học sinh cần gửi một thông điệp tới đối tượng hình chữ nhật.Truyền thông điệpThông điệp (message) là một lời yêu cầu một hoạt động Một thông điệp gồm có:Đối tượng nhận thông điệpTên của phương thức thực hiệnCác tham số mà phương thức cần Một thông điệp được truyền khi một đối tượng triệu gọi một hay nhiều phương thức của đối tượng khác để yêu cầu thông tinTruyền thông điệp Tính đóng gói Tính thừa kế Tính đa hình7.3 Đặc điểm của lập trình HĐT Trong OOP thì các thuộc tính là trung tâm, là hạt nhân của đối tượng Các phương thức bao quanh và che giấu đi hạt nhân của các đối tượng từ các đối tượng khác trong chương trình. Việc này được gọi là sự đóng gói Đóng gói là tiến trình che giấu việc thực thi chi tiết một đối tượng; là khái niệm trung tâm của phương pháp lập trình hướng đối tượng, trong đó dữ liệu và các thao tác xử lý nó sẽ được qui định trước và “đóng” thành một “gói” thống nhất, riêng biệt với các dữ liệu khác tạo thành kiểu dữ liệu với tên gọi là lớp.Tính đóng gói (Encapsulation) Các thao tác được khai báo trong gói dữ liệu nào chỉ xử lý dữ liệu trong gói đó và ngược lại dữ liệu trong một gói chỉ bị tác động, xử lý bởi thao tác đã khai báo trong gói đó. Che giấu thông tin là việc ẩn đi các chi tiết của thiết kế hay thi công từ các đối tượng khácTính đóng gói (Encapsulation) Lập trình OOP cho phép các lớp được định nghĩa kế thừa từ các lớp khácVí dụ: Lớp xe đạp leo núi và lớp xe đạp đua là những lớp con (subclass) của lớp xe đạp. Lúc này lớp xe đạp được gọi là lớp cha (superclass)Thừa kế nghĩa là các phương thức và các thuộc tính được định nghĩa trong một lớp có thể được thừa kế hoặc được sử dụng lại bởi lớp khác Lớp cha là lớp có các phương thức hay thuộc tính được thừa hưởng bởi một hay nhiều lớp khácTính thừa kế (Inheritance) Lớp con là lớp thừa hưởng một số đặc tính chung của lớp cha và thêm vào một số đặc tính riêng khác. Các lớp con thừa kế các thuộc tính và phương thức từ lớp cha của nó. Các lớp con có thể định nghĩa lại các phương thức được thừa kế để xử lý các thuộc tính riêng của chúngTính thừa kế (Inheritance) Đa hình nghĩa là “nhiều hình thức”, phương thức cùng tên có thể được thực hiện khác nhau đối với các đối tượng, các lớp khác nhau. Với đa hình, nếu cùng một phương thức ứng dụng cho các đối tượng thuộc các lớp khác nhau thì có thể đưa đến những kết quả khác nhau.Ví dụ: hai lớp Hình chữ nhật và hình tròn cùng có các phương thức tính chu vi, diện tích. Nhưng cách tính chu vi của đối tượng hình chữ nhật và hình tròn lại khác nhau.Tính đa hình (Polymorphism)