Chào mừng bạn đến với bài viết này! Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta sử dụng các ngôn ngữ lập trình để giải quyết các vấn đề. Như vậy, tại sao chúng ta không thể áp dụng cách tiếp cận này vào các ngôn ngữ lập trình theo hướng đối tượng? Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về lập trình hướng đối tượng (OOP) và tầm quan trọng của nó.
1. OOP là gì?
OOP (Object-Oriented Programming) hay lập trình hướng đối tượng là một mô hình lập trình dựa trên khái niệm "Object" (đối tượng). Mỗi đối tượng thường chứa hai thành phần chính là "data" và "code".
- "Data" trong đối tượng thường được biểu diễn dưới dạng các "fields" (thuộc tính).
- "Code" trong đối tượng thường được biểu diễn dưới dạng các "procedures" (phương thức).
2. Các thành phần chính trong OOP
Trong OOP, chúng ta sẽ có hai thành phần chính là "Class" (lớp) và "Object" (đối tượng).
2.1 Class (lớp) trong OOP
Lớp trong OOP là một template hoặc cấu trúc để xây dựng các đối tượng. Một lớp thường bao gồm một tập hợp các thuộc tính và phương thức để định nghĩa đặc tính và hành vi cho các đối tượng.
- "Attributes" (thuộc tính) định nghĩa các thông tin, đặc điểm và thuộc tính của đối tượng.
- "Methods" (phương thức) định nghĩa các hành vi, phương thức và hành động thường có của đối tượng.
Ví dụ, ta có lớp "Person" với các thuộc tính là Họ tên, Tuổi tác, Nghề nghiệp và các phương thức là Ăn, Ngủ, Đi làm.
2.2 Object (đối tượng) trong OOP
Đối tượng là một thể hiện cụ thể của một lớp, được tạo ra từ lớp tương ứng. Do đó, đối tượng khi khởi tạo sẽ mang đầy đủ thông tin cụ thể mà lớp đã định nghĩa.
3. 4 tính chất cơ bản trong OOP
3.1 Encapsulation (tính đóng gói)
Encapsulation là một kỹ thuật lập trình nền tảng được sử dụng để gom nhóm các thuộc tính và phương thức cần thiết vào một đối tượng. Kỹ thuật này còn được biết với tên gọi khác là "Data/Information Hiding".
"Data Hiding" trong OOP thường được sử dụng để bảo vệ các thành phần bên trong của đối tượng (thường gọi là "private"). Các thành phần bên ngoài sẽ không được can thiệp và sử dụng trực tiếp mà phải thông qua các phương thức công khai ("public").
Ví dụ cho Encapsulation là lớp "Account" bao gồm hai thuộc tính cơ bản là name và balance. Trong thực tế, đây là hai thông tin quan trọng cần được bảo vệ, vì vậy chúng sẽ là "private attributes". Bên ngoài chỉ có thể sử dụng thông qua các phương thức công khai như: GetName() (trả về name của Account), GetBalance() (trả về giá trị balance hiện có của Account), Deposite(amount) (nạp tiền vào Account), Withdraw(amount) (rút tiền từ Account). Điều này giúp bên ngoài chỉ có thể sử dụng được các phương thức công khai, trong khi không cần biết logic bên trong Account hoạt động như thế nào.
3.2 Abstraction (tính trừu tượng)
Abstraction trong OOP là một kỹ thuật lập trình dùng để đơn giản hóa cấu trúc của chương trình, tập trung vào những phần quan trọng và có ý nghĩa. Những phần phức tạp sẽ được loại bỏ hay ẩn giấu (hiding).
Ví dụ, chúng ta có lớp "UIElement" đại diện cho tất cả các thành phần trong giao diện người dùng (UI). Mỗi thành phần có phương thức render() để hiển thị. Vấn đề ở đây là không thể viết logic render trong class UIElement vì ta không biết thành phần này là Button, Link, Image, v.v. Do đó, render() là phương thức trừu tượng (abstract method) và UIElement trở thành một abstract class. Các thành phần cụ thể sẽ kế thừa UIElement và viết logic hiển thị cho riêng mình.
3.3 Inheritance (tính kế thừa)
Inheritance trong OOP là cơ chế xây dựng lớp mới dựa trên các lớp đã có. Lớp mới (con) sẽ kế thừa toàn bộ thuộc tính và phương thức từ lớp cơ sở (cha).
Việc sử dụng Inheritance giúp các nhà phát triển tái sử dụng được các lớp đã có, giảm thiểu sự trùng lặp không cần thiết.
Có hai loại Inheritance chính:
- Single Inheritance (đơn kế thừa): một lớp chỉ có thể kế thừa từ một lớp cha duy nhất.
- Multiple Inheritance (đa kế thừa): một lớp có thể kế thừa từ nhiều lớp cha.
Đa số ngôn ngữ lập trình OOP chỉ hỗ trợ Single Inheritance.
"Is-a relationship" là một phương hướng để xác định khi nào nên sử dụng kế thừa trong OOP. Ví dụ:
- Car là một Vehicle, nên lớp Car kế thừa lớp Vehicle.
- Cat là một Pet, nên lớp Cat kế thừa lớp Pet.
- Button là một UIElement, nên lớp Button kế thừa lớp UIElement.
"Has-a relationship" là một kỹ thuật thay thế cho kế thừa. Thay vì kế thừa, chúng ta sẽ kết hợp hoặc tổng hợp các lớp đã có để tạo thành các lớp lớn hơn. Điều này giúp vượt qua giới hạn Single Inheritance và tạo ra sự linh hoạt trong thiết kế lớp trong OOP. Ví dụ:
- Car có một Engine, nên lớp Car có thuộc tính là lớp Engine.
- Order thuộc về một Customer, có nhiều Product, nên lớp Order có các thuộc tính Customer và Product.
3.4 Polymorphism (tính đa hình)
Polymorphism trong OOP cho phép một đối tượng có thể có nhiều hình dạng và hành vi khác nhau.
Polymorphism được tạo ra từ sự kết hợp của hai từ "poly" (nhiều) và "morph" (hình dạng). Từ đó, Polymorphism có thể được hiểu là "đa hình".
Polymorphism trong OOP được chia thành hai loại:
- Static Polymorphism (đa hình tĩnh): định nghĩa lại các phương thức cùng tên, có thể khác số lượng hoặc kiểu tham số. Đây còn được gọi là Method Overloading.
- Dynamic Polymorphism (đa hình động): định nghĩa lại các phương thức cùng tên, cùng tham số và kiểu trả về từ lớp cha. Đây còn được gọi là Method Overriding.
Sự khác biệt chính giữa Static và Dynamic Polymorphism là Static Polymorphism được xử lý tại thời điểm biên dịch (compile-time), trong khi Dynamic Polymorphism được xử lý tại thời điểm chạy chương trình (runtime).
4. Tầm quan trọng của OOP
Có một sự thật hiển nhiên rằng dù bạn có đang sử dụng ngôn ngữ lập trình OOP hay không, việc hiểu về OOP vẫn luôn cần thiết.
Dưới đây là một số lý do vì sao bạn nên học lập trình hướng đối tượng OOP:
- Tiêu chuẩn trong ngành phát triển phần mềm: OOP được phát triển và hỗ trợ từ hầu hết các ngôn ngữ lập trình, thư viện và framework phổ biến.
- Tiêu chí đầu vào bắt buộc tại các công ty phần mềm: OOP thường xuất hiện trong các yêu cầu bắt buộc trong các công việc tuyển dụng developer hoặc engineer.
- Tổ chức và thiết kế phần mềm: Các tính chất và nguyên lý của OOP thường được sử dụng trong việc thiết kế phần mềm, giảm thiểu sự trùng lặp, tăng khả năng tái sử dụng và đơn giản hóa cấu trúc phần mềm.
- Design Patterns và Design System: Các Design Patterns/System phần lớn dựa trên các nguyên tắc lập trình OOP.
5. Các hạn chế của lập trình hướng đối tượng OOP
Dưới đây là một số hạn chế khi sử dụng lập trình hướng đối tượng OOP:
- Độ phức tạp: OOP có thể làm tăng độ phức tạp của chương trình và hệ thống, đặc biệt với người mới học. Sử dụng thành thạo các nguyên tắc OOP cũng là một thử thách không nhỏ.
- Hiệu năng: OOP có thể ảnh hưởng đến hiệu năng của chương trình bởi việc tăng số lượng đối tượng và lớp trừu tượng cũng như sử dụng đa hình động. Trong một số trường hợp ưu tiên hiệu năng, OOP có thể trở thành một trở ngại.
- Thiết kế phức tạp: Developer không có kinh nghiệm dễ mắc phải các lỗi thiết kế phức tạp không cần thiết. Việc này dẫn đến thiết kế phần mềm cồng kềnh, kém hiệu quả và khó hiểu trong quá trình phát triển và bảo trì.
- Brittleness: Việc tái sử dụng code trong OOP đôi khi có thể tạo ra các vấn đề khi thay đổi code trong các lớp cha có thể dẫn đến sự thay đổi lớn trong các lớp con phụ thuộc. Kiểm soát các thay đổi này cũng là một thử thách không nhỏ.
- Cú pháp dài dòng: Một số ngôn ngữ lập trình OOP có thể có cú pháp phức tạp. Đối với các tác vụ đơn giản nhưng yêu cầu khai báo dài dòng, điều này có thể gây trở ngại cho việc đọc và bảo trì.
6. Thông tin tham khảo
Bài viết này đã cố gắng trình bày chi tiết về lập trình hướng đối tượng (OOP). Hy vọng rằng nó đã giúp bạn hiểu sâu hơn về OOP và tầm quan trọng của nó trong việc phát triển phần mềm.
Nguồn tham khảo: nanado.edu.vn
