Lập trình hướng đối tượng (Object-Oriented Programming – OOP) là một phương pháp lập trình mạnh mẽ và phổ biến, được sử dụng rộng rãi trong phát triển phần mềm hiện đại. Các ngôn ngữ lập trình hàng đầu như Java, PHP, .NET, Ruby và Python đều hỗ trợ OOP. Vậy, lập trình hướng đối tượng là gì? Những nguyên lý cốt lõi nào cần nắm vững khi tiếp cận OOP?
Mục Lục
Lập Trình Hướng Đối Tượng (OOP) Là Gì?
Lập trình hướng đối tượng (OOP) là một kỹ thuật lập trình cho phép các nhà phát triển phần mềm tạo ra các “đối tượng” trong mã, từ đó trừu tượng hóa các thực thể trong thế giới thực.
Đối tượng là một thực thể có các đặc điểm, thuộc tính và hành vi tương tự nhau. OOP cho phép chúng ta gom nhóm các đối tượng này lại, tạo thành một “lớp” (class) để mô hình hóa chúng trong code.
Đối Tượng
Một đối tượng bao gồm hai thành phần chính: thuộc tính và phương thức.
- Thuộc tính (attributes) mô tả các đặc điểm, thông tin của đối tượng. Ví dụ, một chiếc xe hơi có các thuộc tính như màu sắc, số lượng bánh xe, và nhãn hiệu.
- Phương thức (methods) định nghĩa các hành động, thao tác mà đối tượng có thể thực hiện. Ví dụ, chiếc xe hơi có thể “chạy”, “dừng”, “tăng tốc”.
Lớp
Một lớp (class) là một bản thiết kế hoặc khuôn mẫu cho việc tạo ra các đối tượng. Nó định nghĩa các thuộc tính và phương thức mà các đối tượng thuộc lớp đó sẽ có. Lớp là sự trừu tượng hóa của đối tượng, cho phép tạo ra nhiều đối tượng khác nhau từ cùng một khuôn mẫu.
Sự Khác Biệt Giữa Đối Tượng và Lớp
Lớp có thể được hiểu như một bản thiết kế, còn đối tượng là một thể hiện cụ thể của bản thiết kế đó. Ví dụ, “chó” là một lớp, mô tả các đặc điểm chung của loài chó (4 chân, sủa, v.v.). Con chó bạn đang nuôi trong nhà là một đối tượng cụ thể, thể hiện các đặc điểm của lớp “chó”.
Minh họa sự khác biệt giữa lớp và đối tượng
Các Nguyên Lý Cơ Bản Của OOP
Tính Đóng Gói (Encapsulation)
Tính đóng gói là việc gói gọn dữ liệu (thuộc tính) và các phương thức thao tác trên dữ liệu đó vào trong một đơn vị duy nhất, gọi là lớp.
Lưu ý:
- Các dữ liệu và phương thức liên quan chặt chẽ với nhau được đóng gói thành các lớp, giúp quản lý và sử dụng dễ dàng hơn. Mỗi lớp được thiết kế để thực hiện một nhóm chức năng cụ thể.
- Đóng gói còn giúp che giấu thông tin, ẩn đi các chi tiết cài đặt bên trong của lớp, ngăn chặn truy cập trực tiếp từ bên ngoài.
Các thuộc tính và phương thức cần thiết để giải quyết một bài toán cụ thể được đóng gói vào một lớp. Điều này giúp che giấu thông tin khỏi các đối tượng bên ngoài, đảm bảo rằng chỉ các phương thức của lớp mới có thể truy cập và thay đổi trạng thái của đối tượng.
Minh họa tính đóng gói trong OOP
Một quy tắc quan trọng trong OOP là luôn khai báo các thuộc tính bên trong của đối tượng là private và chỉ cho phép truy cập thông qua các phương thức public hoặc protected. Điều này giúp đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu và ngăn ngừa các trạng thái không hợp lệ.
Ví dụ, một viên thuốc chữa cảm có thông tin về công dụng (chữa cảm, sổ mũi, nhức đầu) và một số thành phần chính. Tuy nhiên, thông tin chi tiết về các hoạt chất và quy trình sản xuất được giữ kín.
Tính Kế Thừa (Inheritance)
Tính kế thừa cho phép tạo ra một lớp mới (lớp con) dựa trên các định nghĩa của một lớp đã có (lớp cha). Lớp con kế thừa các thuộc tính và phương thức của lớp cha, đồng thời có thể mở rộng thêm các thành phần mới.
Kế thừa giúp tái sử dụng mã nguồn một cách tối ưu, giảm thiểu việc viết lại code và tăng tính bảo trì của hệ thống. Có nhiều loại kế thừa khác nhau, bao gồm đơn kế thừa, đa kế thừa, kế thừa đa cấp và kế thừa thứ bậc.
Khi xây dựng một ứng dụng, việc định nghĩa các lớp thường bắt đầu bằng việc xác định các lớp cha và lớp con. Các lớp con kế thừa các đặc tính chung từ lớp cha, đồng thời có thêm các đặc tính riêng biệt.
Ví dụ, hai lớp “Android” và “iPhone” đều là các loại điện thoại thông minh. Chúng có các thuộc tính chung như gọi điện, nhắn tin, chụp ảnh. Thay vì sao chép các thuộc tính này, chúng ta có thể tạo một lớp cha “Smartphone” và cho cả hai lớp “Android” và “iPhone” kế thừa từ lớp cha này.
Tính Đa Hình (Polymorphism)
Tính đa hình cho phép một hành động có thể được thực hiện theo nhiều cách khác nhau. Đây là một trong những tính chất mạnh mẽ nhất của lập trình hướng đối tượng.
Nói một cách đơn giản, đa hình là khả năng hai hoặc nhiều lớp có các phương thức giống nhau nhưng thực thi theo các cách khác nhau.
Ví dụ, mỗi loại điện thoại thông minh (Android, iPhone) kế thừa từ lớp cha “Smartphone” có thể lưu trữ dữ liệu trên cloud theo những cách khác nhau. Android sử dụng Google Drive, trong khi iPhone sử dụng iCloud.
Một ví dụ khác về đa hình trong thực tế là hai con vật: chó và mèo. Cả hai đều thuộc lớp “Động vật”. Khi ta yêu cầu cả hai con vật “kêu”, con chó sẽ kêu “gâu gâu”, còn con mèo sẽ kêu “meo meo”.
Trong ví dụ này, “chó” và “mèo” là các đối tượng. Cả hai đối tượng cùng thực hiện hành động “kêu”, nhưng theo những cách khác nhau.
Tính Trừu Tượng (Abstraction)
Tính trừu tượng là quá trình tổng quát hóa một khái niệm, bỏ qua các chi tiết không cần thiết và tập trung vào các đặc điểm quan trọng.
Ví dụ, khi bạn lái xe tay ga, bạn thực hiện hành động “tăng ga” để tăng tốc. Chức năng “tăng ga” là một đại diện cho trừu tượng. Người dùng chỉ cần biết rằng tăng ga sẽ làm xe tăng tốc, mà không cần biết chi tiết về cơ chế hoạt động bên trong.
Trong lập trình OOP, tính trừu tượng có nghĩa là chọn ra các thuộc tính và phương thức cần thiết của đối tượng để giải quyết bài toán cụ thể. Một đối tượng có thể có rất nhiều thuộc tính và phương thức, nhưng không phải tất cả đều cần thiết cho mọi bài toán.
Ví dụ, trong bài toán quản lý sinh viên, chúng ta chỉ cần quản lý các thông tin như:
- Họ tên
- Ngày sinh
- Giới tính
- Điểm thi
mà không cần quản lý các thông tin như:
- Màu tóc
- Sở thích
- Chiều cao
Vì những thông tin này không thực sự cần thiết cho việc quản lý sinh viên.
Các Ưu Điểm Của Lập Trình Hướng Đối Tượng
- Dựa trên nguyên lý kế thừa, OOP giúp loại bỏ các đoạn code lặp lại và dư thừa, đồng thời cho phép mở rộng khả năng sử dụng của các lớp mà không cần phải viết lại code. Điều này giúp tối ưu hóa và tái sử dụng code một cách hiệu quả.
- OOP giúp rút ngắn thời gian xây dựng hệ thống và tăng năng suất thực hiện.
- Hai khái niệm “lớp” và “đối tượng” là đặc trưng của phương pháp lập trình hướng đối tượng. Chúng giải quyết các khuyết điểm của phương pháp lập trình hướng cấu trúc và giúp biểu diễn thế giới thực trên máy tính một cách tốt hơn.
Đừng bỏ lỡ các việc làm lập trình OOP hấp dẫn trên TopDev