Lập trình hướng đối tượng – Phần 1 – Cơ bản về lớp đối tượng – Java

Giới thiệu

Lập trình hướng đối tượng (tiếng Anh: Object-oriented programming, viết tắt: OOP) là một mô hình kiến trúc lập trình dựa trên khái niệm “công nghệ đối tượng”, mà trong đó, đối tượng chứa đựng các dữ liệu: (i) thuộc tính của đối tượng; (ii) phương thức để thực thi các hành động của đối tượng.

OOP được xem là giúp tăng năng suất, đơn giản hóa độ phức tạp khi bảo trì cũng như mở rộng phần mềm bằng cách cho phép lập trình viên tập trung vào các đối tượng phần mềm ở bậc cao hơn.

Một số khái niệm cơ bản

Khái niệm đầu tiên là “đối tượng”, được hiểu như là 1 thực thể: người, vật hoặc 1 bảng dữ liệu, . . .

Một đối tượng bao gồm 2 thông tin chính:

• Thuộc tính. Là những thông tin, đặc điểm của đối tượng. Ví dụ: một hình chữ nhật sẽ có chiều dài, chiều rộng, . . .

• Phương thức. Là những thao tác, hành động mà đối tượng đó có thể thực hiện. Ví dụ: một hình chữ nhật sẽ có thao tác tính chu vi, diện tích, . . .

Khái niệm thứ hai là “lớp”, được hiểu như là một khuôn mẫu mà từng đối tượng là một thể hiện cụ thể dựa trên khuôn mẫu đó.

Ví dụ một lớp hình chữ nhật sẽ định nghĩa: (i) các thuộc tính chiều dài / chiều rộng; (ii) các phương thức tính chu vi, tính diện tích. Còn từng đối tượng hình chữ nhật sẽ có số đo cụ thể cho từng thuộc tính cũng như chu vi và diện tích riêng.

Các tính chất của lập trình hướng đối tượng

Tính đóng gói (encapsulation) và che giấu thông tin (information hiding):

• Tính chất này không cho phép tác nhân bên ngoài thay đổi trạng thái nội tại của một đối tượng.

• Chỉ có các phương thức nội tại của đối tượng cho phép thay đổi trạng thái của nó.

• Đây là tính chất đảm bảo sự toàn vẹn của đối tượng.

Tính trừu tượng (abstraction):

• Là phương pháp trừu tượng hóa định nghĩa lên những hành động, tính chất của loại đối tượng nào đó cần phải có.

• Mỗi đối tượng có thể hoàn tất các công việc một cách nội bộ, báo cáo, thay đổi trạng thái của nó và liên lạc với các đối tượng khác mà không cần cho biết làm cách nào đối tượng tiến hành được các thao tác.

• Tính chất này thường được gọi là sự trừu tượng của dữ liệu.

Tính kế thừa (inheritance):

• Đặc tính này cho phép một đối tượng có thể có sẵn các đặc tính mà đối tượng khác đã có thông qua kế thừa.

• Điều này cho phép các đối tượng chia sẻ hay mở rộng các đặc tính sẵn có mà không phải tiến hành định nghĩa lại.

Tính đa hình (polymorphism):

• Thể hiện thông qua việc gửi các thông điệp (message).

• Việc gửi các thông điệp này có thể so sánh như việc gọi các phương thức bên trong của một đối tượng.

• Các phương thức dùng trả lời cho một thông điệp sẽ tùy theo đối tượng mà thông điệp đó được gửi tới sẽ có phản ứng khác nhau.

Xây dựng lớp đối tượng độc lập

Trong nội dung bài này, chúng ta cùng tìm hiểu cách xây dựng một lớp đối tượng độc lập cùng với tính chất đóng gói (encapsulation) bằng ngôn ngữ Java.

Bước 1.

Chúng ta tạo một Java Project trong Eclipse IDE và đặt tên là JavaOOPFirstProject.

Chúng ta tiếp tục tạo package main và class Main.java cùng phương thức main() mặc định.

Bước 2.

Chúng ta tạo package object và class HinhChuNhat.java.

Những kỹ thuật lập trình cần chú ý:

• Như đã trình bày ở phần Giới thiệu về Tính đóng gói (encapsulation) và che giấu thông tin (information hiding). Mỗi package có thể được xem như là một hình thức để gom nhóm các lớp đối tượng có cùng chung những đặc điểm nào đó.

• Là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng hoàn toàn, Java yêu cầu tất cả các lớp được định nghĩa phải thuộc một package nào đó.

• Trong ví dụ hiện tại, chúng ta có thể đặt tên package là object (nghĩa là đối tượng nói chung) hoặc shape (nghĩa là hình vẽ nói chung).

Bước 3.

Chúng ta định nghĩa 02 thuộc tính cơ bản của một hình chữ nhật:

Những kỹ thuật lập trình cần chú ý:

• Như đã trình bày ở phần Giới thiệu về đặc trưng của một lớp đối tượng. Các thuộc tính nội tại của một đối tượng thì chỉ có thể được trông thấy và điều chỉnh bởi các phương thức nội tại của chính đối tượng đó.

• Chúng ta sử dụng từ khóa private được Java cung cấp. Từ khóa này quy định một thuộc tính hoặc một phương thức là ẩn bên trong một lớp.

Bước 4.

Chúng ta định nghĩa các constructor cho lớp đối tượng:

Những kỹ thuật lập trình cần chú ý:

• Constructor là một dạng đặc biệt của phương thức, được sử dụng để khởi tạo các đối tượng.

• Constructor được gọi tại thời điểm tạo đối tượng. Nó khởi tạo các giá trị để cung cấp dữ liệu cho các đối tượng, đó là lý do tại sao nó được gọi là constructor.

• Chú ý trong Java: (i) tên của constructor phải trùng với tên của lớp; (ii) constructor không có kiểu trả về.

• Có 02 kiểu constructor: (i) kiểu mặc định không có tham số truyền vào; (ii) kiểu có tham số.

• Từ khóa this giúp chúng ta liên hệ đến thuộc tính hoặc phương thức nội tại của lớp đối tượng. Chúng ta sử dụng từ khóa này để phân biệt khi muốn định nghĩa các biến có cùng tên với các thuộc tính hoặc phương thức nội tại của lớp.

Bước 5.

Chúng ta định nghĩa các phương thức truy xuất và điều chỉnh dữ liệu, được gọi là các getter và setter:

Những kỹ thuật lập trình cần chú ý:

• Đây chính là những phương thức nội tại được dành riêng để truy xuất và điều chỉnh thông tin cho các thuộc tính nội tại.

• Theo quy tắc chung, tên của các phương thức này nên để get và set đứng trước tên của thuộc tính.

• Mỗi thuộc tính nên được theo kèm bởi một cặp get / set.

Bước 6.

Chúng ta định nghĩa các phương thức tính chu vi và diện tích hình chữ nhật:

Bước 7.

Chúng ta thực hiện thử nghiệm tạo mới 02 hình chữ nhật và tính chu vi, diện tích:

Những kỹ thuật lập trình cần chú ý:

• Để truy xuất đến một lớp đối tượng ở một package khác, chúng ta sử dụng từ khóa import. Ví dụ ở đây là import object.HinhChuNhat.

• Chúng ta khởi tạo một đối tượng thực bằng cách gọi constructor của lớp đối tượng với toán tử new. Với constructor được gọi thì thuộc tính nội tại sẽ được khởi tạo với giá trị mặc định của nó.

• Ví dụ ở đây. Đối tượng hcnA được khởi tạo với constructor mặc định không có tham số. Đối tượng hcnB được khởi tạo với constructor có tham số.

Bước 8.

Chúng ta thực thi toàn bộ project để kiểm tra kết quả thử nghiệm:

Tổng kết

Trong bài này, chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu những kiến thức cơ bản về lớp đối tượng cũng như những tính chất về lập trình hướng đối tượng.

Chúng ta đã cùng nhau thực hiện một ví dụ nhỏ về lớp đối tượng với ngôn ngữ Java.

Trong các bài tiếp theo, chúng ta sẽ tiếp tục tìm hiểu những kiến thức khác xung quanh lập trình hướng đối tượng.