|
Các bạn thân mến,
Bài viết sau đây xin giới thiệu với các bạn mới làm
quan với khoa học lập trình một khái niệm quan
trọng. Việc hiểu rõ triết lý bên trong của khái
niệm này sẽ giúp các bạn học hỏi tìm hiểu là nhập
cuộc được nhanh chóng hơn. Bài viết này đã được
trình bài trong khuôn khổ giấy phép GNU đặc biệt
được tác giả khởi đăng trên
http://vi.wikipedia.org
Do đó, các bạn có thể dùng bài viết này trong mọi
mục đích riêng tư. Bài viết sau đây đã được lượt bớt
những chi tiết không quan trọng về thêm vào nhiều
chi tiết khác giúp cho việc hiểu rõ khái niệm. Yêu
cầu tối thiểu của bài này là người đọc phải biết qua
một ít từ vựng cơ bản về lập trình cũng như về khái
niệm công nghệ lập trình. Nhiều thuật ngữ chuyên môn
trong bài có thể tìm thấy trong từ điển bách khoa
wikipedia nêu trên phần Anh ngữ (http://vi.wikipedia.org
)
Chúc các bạn may mắn trong mùa thi cuối học kì
năm 2005.
Võ Quang Nhân
1. Khái niệm:
Lập trình hướng đối tượng (gọi tắt là
OOP, từ chữ Anh ngữ Object-Oriented
Programming), hay còn gọi
là lập trình định hướng đối tượng, là kĩ
thuật lập trình hỗ trợ công nghệ 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. Ngoài ra, nhiều người còn cho
rằng OOP dễ tiếp thu hơn cho những người mới học về
lập trình hơn là các phương pháp trước đó.
Một cách giản lược, đây là một khái niệm và là
một nỗ lực nhằm giảm nhẹ các thao tác viết mã cho
người lập trình, cho phép họ tạo ra các chương
trình ứng dụng mà các yếu tố bên ngoài có thể tương
tác với các chương trình đó giống như là tương tác
với các đối tượng vật lý.
Những đối tượng trong một ngôn ngữ OOP là các kết
hợp giữa mã và dữ liệu mà chúng được nhìn nhận như
là một đơn vị duy nhất. Mỗi đối tượng có một tên
riêng biệt và tất cả các tham chiếu đến đối tượng đó
được tiến hành qua tên của nó. Như vậy, mỗi đối
tượng có khả năng nhận vào các thông báo, xử lý dữ
liệu (bên trong của nó), và gửi ra hay trả lời đến
các đối tượng khác hay đến môi trường.
2. Các tính chất cơ bản
2.1 Đối tượng
-
Đối tượng (object): Các dữ
liệu và chỉ thị được kết hợp vào một đơn vị
đầy đủ tạo nên một đối tượng. Đơn vị này
tương đương với một chương trình con và vì
thế các đối tượng sẽ được chia thành hai bộ
phận chính: phần các phương pháp và phần các
thuộc tính. Trong thực tế, các phương
pháp của đối tượng là các hàm và các
thuộc tính của nó là các biến, các tham
số hay hằng nội tại của một đối tượng (hay
nói cách khác tập hợp các dữ liệu nội tại
tạo thành thuộc tính của đối tượng). Các
phương pháp là phương tiện để sử dụng một
đối tượng trong khi các thuộc tính sẽ mô tả
đối tượng là cái gì.
Các phương pháp và các thuộc tính thường gắn
chặt với thực tế các đặc tính và sử dụng của
một đối tượng.
Trong thực tế, các đối tượng thường được
trừu tượng hóa qua việc định nghĩa của các
lớp (class).
Tập hợp các giá trị hiện có của các thuộc
tính tạo nên trạng thái nội tại (hay
gọn hơn trạng thái) của một đối
tượng.
Mỗi phương pháp hay mỗi dữ liệu nội tại cùng
với các tính chất được định nghĩa (bởi người
lập trình) được xem là một đặc tính
riêng của đối tượng. Nếu không có gì lầm lẫn
thì tập hợp các đặc tính này gọi chung là
đặc tính của đối tượng.
Như vậy, một đối tượng nhờ vào các phương
pháp mà nó có khả năng tưong tác (hay trao
đổi, điều chỉnh và
vận chuyển thông tin) với môi trường bên
ngoài và với các đối tương khác các tính
chất này gọi là các ứng xử (behave)
của đối tương. Mặt
khác vì một đối tượng có chứa dữ liệu nội
tại nên nó thể xem là một kiểu dữ liệu
(data type) năng động.
2.2 Các tính chất chính:
-
Tính trừu tượng (abstraction):
Đây là khả năng của chương trình bỏ qua hay
không chú ý đến một số khía cạnh của thông
tin mà nó đang trực tiếp làm việc lên, nghĩa
là nó có khả năng tập trung vào những cốt
lõi cần thiết. Mỗi đối tượng phục vụ như là
một "động tử" 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 trừu tượng còn thể hiện qua việc một
đối tượng ban đầu có thể có một số đặc điểm
chung cho nhiều đối tượng khác như là sự mở
rộng của nó nhưng bản thân đối tượng ban đầu
này có thể không có các biện pháp thi hành.
Tính trừu tượng này thường được xác định
trong khái niệm gọi là lớp trừu tượng
hay hay lớp cơ sở trừu tượng.
-
- Thí dụ khi định nghĩa hai đối tượng
"hinh_vuong" và "hinh_tron" thì có một
phương pháp chung là "chu_vi". Khi gọi
phương pháp này thì nếu đối tượng là
"hinh_vuong" nó sẽ tính theo công thức khác
với khi đối tượng là "hinh_tron".
-
Tính kế thừa (inheritance):
Đặc tính này cho phép một đối tượng có thể
có sẵn các đặc tính mà đối tượng khác có.
Điều này cho phép các đối tượng chia sẻ hay
mở rộng các đặc tính sẵn có cũng như các
biểu hiện mà không phải tiến hành định nghĩa
lại. Tuy nhiên, không phải ngôn ngữ định
hướng đối tượng nào cũng có tính chất này.
3. OOP như là một điểm mới về mẫu hình lập trình
3.1 Mẫu hình lập trình:
3.1.1 Khái niệm Mẫu hình :
 Mẫu
hình hay còn gọi là mẫu hình khoa học,
paradigm: Theo
triết gia Thomas Kuhn
(1922-1996) dùng để chỉ tập họp các thực hành
và thao tác mà chúng xác định nên một khuôn khổ thực
nghiệm khoa học trong suốt một giai đoạn của thời
gian.. Sau đó, Kuhn lại định nghĩa mẫu hình như là:
- Cái gì để được quan sát và nghiên cứu
kỹ lưỡng. (đối tượng)
- Các loại câu hỏi mà chúng cần được
giả thiết và thử nghiệm (hay chứng minh) cho các
câu trả lời trong quan hệ tới các chủ thể.
- các câu hỏi đó được đặt ra như thế
nào.
- các kết qủa của sự điều tra nghiên cứu
nên được diển giải như thế nào.
3.1.2. Trong khoa tin học
3.1.2.1 Ý nghĩa chung:
Trong tin học, một mẫu hình lập trình là
một cách thức lập trình mà nó là kiểu có tính mẫu
hình trong việc tiến hành công nghệ phần mềm.
Một mẫu hình lập trình cung cấp (và xác định)
quan điểm mà người lập trình có về sự thực thi của
chương trình. Thí dụ: trong lập trình hướng đối
tượng, các lập trình viên có thể xem một chương
trình như là một tập họp của các đối tượng có tính
tương tác, trong khi đó, trong lập trình chức năng,
nó là một chương trình có thể được xem như là một
chuỗi các đánh giá của các hàm vô thức.
Các nhóm khác nhau trong công nghệ phần mềm đề
xướng các phương pháp khác nhau, các ngôn ngữ
lập trình khác nhau tức là các mẫu hình lập trình
khác nhau. Một số ngôn ngữ được thiết kế để hỗ trợ
một mẫu hình đặc thù (Java hỗ trợ lập trình hướng
đối tượng trong khi Haskell hỗ trợ lập trình chức
năng). Số ngôn ngữ khác lại hỗ trợ nhiều mẫu hình
(như Python và Common Lisp).
Một số mẫu hình lập trình cấm các thao tác mà
chính ngôn ngữ đó có. Chẳng hạn, lập trình cấu trúc
không cho phép sử dụng lệnh goto.
Quan hệ giữa các mẫu hình lập trình và các ngôn
ngữ lập trình có thể phức tạp vì một ngôn ngừ có thể
hỗ trợ nhiều mẫu hình lập trình. Thí dụ như C++ được
thiết kế để hỗ trợ các phần tử của lập trình thủ
tục, lập trình hướng đối tượng và lập trình tiêu
bản.
Mặc dù vậy, những người thiết kế và những người
lập trình quyết định làm thế nào để xây dựng một
chương trình dùng các phần tử của mẫu hình. Người ta
có thể viết một chương trình hoàn toàn theo kiểu lập
trình thủ tục trong C++, cũng có thể viết chương
trình hoàn toàn hướng đối tượng, hay viết chương
trình có các phần tử của cả hai mẫu hình.
3.1.2.2 Một số thí dụ về mẫu hình trong tin học
- Lập trình cấu trúc- so sánh với Lập trình
không cấu trúc (unstructured programming)
- Lập trình mệnh lệnh (imperative
programming), so sánh với Lập trình khai báo
(declarative programming)
- Lập trình truyền báo (message passing
programming), so sánh với Lập trình cưỡng
bách (imperative programming)
- Lập trình thủ tục (procedural programming),
so sánh với Lập trình chức năng (functional
programming)
- Lập trình bậc giá trị (value-level
programming), so sánh với Lập trình bậc chức
năng (function-level programming)
- Lập trình điều khiển theo mạch (flow-driven
programming), so sánh với Lập trình điều
khiển theo sự kiện (event-driven programming)
- Lập trình vô hướng (scalar programming),
so sánh với Lập trình mảng (array programming)
- Lập trình cưỡng chế (constraint
programming), so sánh với Lập trình Lô gíc (logic
programming)
- Lập trình định hướng thành phần (component-oriented
programming) (như OLE)
- Lập trình định dạng (aspect-oriented
programming) (như AspectJ)
- Lập trình kí hiệu (symbolic programming)
(như Mathematica)
- Lập trình định hướng bảng (table-oriented
programming) (như FoxPro của Microsoft)
- Lập trình ống (pipeline programming)
(như dòng lệnh UNIX)
- Lập trình hậu đối tương (post-object
programming)
- Lập trình định hướng chủ thể (subject-oriented
programming)
- Lập trình phản xạ (reflective programming)
- Lập trình dòng dữ liệu (dataflow
programming) (như các Bản chiết tính hay
spreadsheet)
3.2 Mẫu hình OOP:
OOP vẫn còn là một đề tài của nhiều tranh cãi về
định nghĩa chuẩn xác hay về các nguyên lý của nó.
Trong dạng tổng quát nhất, OOP được hiểu theo
cách là một loại thực nghiệm viết chương trình văn
bản được phân cấp ra thành nhiều mô đun (module),
mà mỗi mô đun đóng vai như một lớp vỏ che đại diện
cho mỗi kiểu dữ liệu.
Những khái niệm liên hệ đã được góp nhặt lại để
tạo thành một khuôn khổ cho việc lập trình. Các
triết lý đằng sau việc định hướng đối tượng đã trở
nên mạnh mẽ để tạo thành một sự chuyển đổi mẫu hình
trong ngành lập trình.
Những mẫu hình khác như lập trình chức năng và
lập trình thủ tục tập trung chủ yếu trên các hành
động, còn lập trình lôgíc lại tập trung vào những
khẳng định hợp lý để kích hoạt sự thực thi của mã
chương trình.
OOP đã phát triển một cách độc lập từ việc nghiên
cứu về các ngôn ngữ định hướng của hệ thống mô
phỏng, đó là SIMULA 67, và từ việc nghiên cứu các
kiến trúc của hệ thống có độ tin cậy cao, đó là các
kiến trúc CPU và khả năng cơ bản của các hệ điều
hành.
Một chức năng đặc sắc của OOP là việc xử lý các
kiểu con của các kiểu dữ liệu.
Dữ liệu của các đối tượng, một cách tổng quát,
đuợc đòi hỏi trong thiết kế để thỏa mãn các yêu cầu
của người lập trình (tức là các lớp).
Các kiểu dữ liệu bị giới hạn thêm các điều kiện mặc
dù có cùng kiểu dữ liệu với loại không bị ràng buộc
bởi các điều kiện đó, gọi là kiểu dữ liệu con.
Cả hai loại kiểu dữ liệu này đều dựa vào và đều được
điều tiết bởi các hành xử (tức là các phương pháp)
đã được định nghĩa. Các điều kiện hay yêu cầu này có
thể được khai báo rõ ràng hay được giả thiết công
nhận ngầm bởi người lập trình. Các ngôn ngữ định
hướng đối tượng cung cấp nhiều cơ chế cho việc khẳng
định rằng các giả thiết đó có tính địa phương cho
một phần của chương trình. Các cơ chế này này có thể
đọc thấy trong các tài liệu về các chương trình định
hướng đối tượng.
4. Các mẫu hình định hướng đối tượng con
Có nhiều phong cách lập trình hướng đối tượng. Sự
khác nhau giữa các phong cách này là tùy theo việc
các ngôn ngữ lập trình chú trọng vào khía cạnh nào
của sự thuận lợi của định hướng đối tượng và vào
việc kết hợp các cấu trúc trong các phương cách khác
nhau.
4.1. OOP với các ngôn ngữ cấu trúc
Trong các ngôn ngữ cấu trúc, OOP thường xuất hiện
như là một dạng mà ở đó các kiểu dữ liệu được mở
rộng để hành xử giống như là một kiểu của một đối
tượng trong OOP, hoàn toàn tương tự cho một kiểu dữ
liệu trừu tượng với sự mở rộng như là sự kế thừa.
Mỗi phương pháp thực ra là một chương trình con mà,
một cách cú pháp, giới hạn nội trong một lớp.
4.2. Kiểu tĩnh đối với mẫu hình định hướng đối
tưọng
Nhiều ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng như là
C++ và Java có hệ thống kiểu mà có thể được dùng
trong một số cấp độ nào đó để dùng cho việc kiểm lỗi
và gia cố các điều kiện của thiết kế định hướng đối
tượng. Những tiện lợi của định hướng đối tượng có
thể kết hợp với kiểu tĩnh theo nhiều cách. Một số
ngôn ngữ định hướng đối tượng như là Eiffel, sẽ bắt
buộc không cho thay đổi hệ thống kiểu. Nhiều ngôn
ngữ định hướng đối tượng khác thì lại cung cấp các
cơ chế cho việc kiểm soát kiểu của các tham số của
phương pháp, kiểm soát kiểu dữ liệu của các thành
viên công cộng và thành viên cá nhân, kiểm soát kiểu
của các các tham chiếu, và kiểm soát sự đúng đắn của
tính thừa kế và các quan hệ kiểu con một cách thụ
động. Kiểm soát kiểu tĩnh còn có nghĩa là kiểm soát
khả năng API, tăng cường các điều kiện của dữ liệu
tạo nên trong các thư viện bằng phương pháp định
hướng đối tượng và giảm nhẹ số lần kiểm tra kiểu lúc
thi hành.
4.3. Các mô hình nguyên mẫu cơ bản
Khác với cách sử dụng lớp, nguyên mẫu là
một mô hình khác ít được biết đến hơn, nó có ý nghĩa
đạt tới việc chia sẻ ứng xử theo định hướng đối
tượng. Sau khi đối tượng được định nghĩa, một đối
tuợng khác tương tự sẽ được định nghĩa từ đối tượng
ban đầu. Ngôn ngữ nguyên mẫu cơ bản được biết đến
nhiều nhất là JavaScript mà đây là một sự thiết lập
của ECMAScript. Self, một ngôn ngữ lập trình được
phát triển bởi Sun Microsystems cũng là một thí dụ
của ngôn ngữ dùng nguyên mẫu cho việc chia sẻ ứng xử
chứ không dùng sự phân lớp. NewtonScript, Act1, và
Delegation là các thí dụ khác. Đặc biệt, Hybrid và
Exemplars sử dụng cả hai mô hình nguyên mẫu và phân
lớp. Trong các hệ thống nguyên mẫu, các đối tượng tự
chúng là các khuôn thức (template), trong khi
các hệ thống phân lớp dùng các lớp như là các khuôn
thức cho các đối tượng.
Các tiếp cận kiểu phân lớp thì chiếm đa số trong
OOP mà nhiều người sẽ định nghĩa các đối tượng như
là có tính chất đóng mà việc chia sẻ dữ liệu xảy ra
bởi sự phân lớp và bởi tính kế thừa. Mặc dù vậy,
khái niệm tổng quát hơn "chia sẻ ứng xử" được công
nhận như là các kỹ thuật thay thế (như trường hợp
nguyên mẫu).
4.4. Mô hình đối tượng cơ bản
Lập trình hướng đối tượng cơ bản là trung tâm về
việc tạo thành của các đối tượng và các tương tác
của chúng, nhưng có thể sẽ thiếu đi một số chức năng
quan trọng của mẫu hình định hướng đối tượng lớp cơ
bản như là tính kế thừa. Những hệ thống đối tượng cơ
bản như vậy thường không được xem như là định hướng
đối tượng vì tính kế thừa một cách điển hình là một
yếu tố cốt lõi của OOP.
- Thí dụ của trường hợp này là ngôn ngữ Visual
Basic với các phiên bản 6.0 hay nhỏ hơn.
5. OOP trong văn lệnh
5.1. Văn Lệnh là gì:
Ngôn ngữ văn lệnh gọi tắt là văn lệnh hay còn
gọi là ngôn ngữ kịch bản là một ngôn ngữ lập trình
ban đầu được thiết kế để dùng trong các máy có khả
năng đọc một tập tin văn bản có chứa các câu lện hệ
thống và thi hành các câu lệnh trên theo thứ tự từng
dòng một. Các Ngôn ngữ văn lệnh thời sơ khai thường
được gọi là ngôn ngữ "batch" hay ngôn ngữ điều
khiển, trong đó, một điển hình là MS-DOS batch.
Thông thường một vanălệnh được thông dịch trực tiếp
bởi hệ điều hành hơn là được biên dịch.
Ngày nay, văn lệnh được xem là mạnh nhất thuộc về
các thế hệ văn lệnh Shell tìm thấy trong các hệ điều
hành Linux, Unix và tương
đương. Các văn lệnh Shell này không nhừng có khả
năng thi hành các câu lệnh thông thường, vòng lặp
các hàm, mà còn có khả năng giới hạn trong việc xử
lí các thông tin cấp thấp (như là việc đọc các
PCI-ID của các thiết bị phần cứng, tải (load) và
giải phóng các bộ điều vận), thay đổi dữ liệu và các
biến môi trường (environment variable) cho đến việc
xử lí các điều chỉnh các dãy kí tự trong các biến.
Các văn lệnh đã đưọc phát triển ở mức cao được ứng
dụng đặc biệt trong Internet đó là các ngôn ngữ như
là: HTML (và các thế hệ mới),
JavaScript, PHP, Perl, ...
Một ứng dụng đặc biệt của các loại văn lệnh là dùng
trong để cho máy tính tiến hành các thao tác hoàn
toàn tự động. Các văn lệnh ngày nay có mặt hầu hết
trong các hệ điều hành khác nhau trong mọi cấp từ
các thao tác nối mạng cho đến thi hành các câu lệnh
của hệ điều hành; chúng còn có mặt ngay cả trong các
trò chơi, trong các chương trình xử lý văn bản ...
5.2. Các văn lệnh hỗ
trợ lập trình hướng đối tượng
Trong những năm gần đây, lập trình đối tượng cơ
bản đã đặc biệt trở nên phổ biến trong các ngôn ngữ
lập trình văn lệnh vì chúng có tính trừu tượng, tính
đóng, khả năng tái sử dụng, và dễ sử dụng (trong khi
khả năng kế thừa trong các ngôn ngữ này vẫn còn là
các câu hỏi chưa có câu trả lời). Smalltalk
có thể là ngôn ngữ đầu tiên có kiểu như trên,
Python và Ruby là các ngôn ngữ tương đối
mới và được xây dựng từ đầu với ý tưởng OOP, trong
khi đó ngôn ngữ văn lệnh Perl đã đang được từ
từ thêm vào các chức năng mới về định hướng đối
tượng kể từ phiên bản 5. Khả năng của các đối tượng
để thể hiện "thế giới thực" là một lý do cho sự phổ
biến của JavaScript và ECMAScript, mà được bàn cãi
là thích hợp để đại diện cho DOM của các hồ sơ HTML
và XML trên Internet.
6. Thí dụ mã nguồn trong C++
Lưu ý:
- Thí dụ trên được viết trong C++ có thể dùng
bất kì trình dịch nào để dịch thẳng ra tập tin
khả thi. Cụ thể là dùng Borland C++ cho Windows
hay dùng g++ cho Linux.
- Các dòng màu đen là mã nguồn, các dòng màu
khác là các dòng giải thích ý nghĩa sử dụng của
OOP.
- Đòi hỏi nguời đọc biết ít nhiều cách dùng về
ngôn ngữ lập trình và trình dịch.
- Bản thân các lớp khi khai báo vẫn có tính
trừu tượng. Nghĩa là, nó không sử dụng trực tiếp
được (mà chỉ có thể xem là các kiểu dữ liệu).
Chỉ khi nào người dùng thực hiện động tác thực
thể hóa (instantiate) thì lớp này mới
khởi động và tạo thành một đối tượng thực. Trong
thí dụ này thì câu lệnh
Inherit1 boy;
và câu lệnh Inherit2 girl;
là hai câu lệnh để thực thể hóa thành hai đối
tượng
boy và
girl.
- Sự hỗ trợ các loại đặc tính cho OOP trong
C++ rất phong phú. Thí dụ chỉ nhằm minh họa các
tính chất cơ bản của OOP.
7. Một số khái niệm cần biết trong ngôn ngữ OOP
hiện đại
Hiện nay các ngôn ngữ OOP phổ biến nhất đều tập
trung theo phương pháp phân lớp trong đó có C++,
Java, C# và Visual Basic.NET. Sau đây là một số khái
niệm mà các ngôn ngữ này thường dùng tới
7.1. Lớp (class)
Một lớp được hiểu là một kiểu dữ liệu bao gồm các
thuộc tính và các phương pháp được định nghĩa từ
trước. Đây là sự trừu tượng hóa của đối tượng. Một
đối tượng sẽ được xác lập khi nó được thực thể hóa
từ một một lớp. Khác với kiểu dữ liệu thông thường,
một lớp là một đơn vị (trừu tượng) bao gồm sự kết
hợp giữa các phương pháp và các thuộc tính. Để có
một đối tượng (mà có thể được xem như là một biến)
hoạt động được thì việc thực thể hóa sẽ có thể bao
gồm việc cài đặt các giá trị ban đầu của các thuộc
tính cũng như việc đăng kí bộ nhớ, mà công việc này
thường được giao cho các phương pháp gọi là "máy kết
cấu" (constructor) hay hàm dựng. Ngược lại
khi một đối tượng thuộc về một lớp không còn sử dụng
nữa thì cũng có thể có một phương pháp để xử lý gọi
là "máy hủy diệt" (destructor) hay hàm hủy.
Như vậy, để có được các đối tượng thì người lập
trình OOP cần phải thiết kế lớp của các đối tượng đó
bằng cách xây dựng các thuộc tính và các phương pháp
có các đặc tính riêng (xem thí dụ).
Mỗi một phương pháp hay một thuộc tính đầy đủ của
một lớp còn được gọi tên là một thành viên (member)
của lớp đó.
7.2. Lớp con (subclass)
Lớp con là một lớp thông thường nhưng có thêm
tính chất kế thừa một phần hay toàn bộ các đặc tính
của một lớp khác. Lớp mà chia sẽ sự kế thừa gọi là
lớp phụ mẫu hay lớp cha mẹ (parent
class).
7.3. Lớp trừu tượng hay lớp cơ sở trừu tượng (abstract
class)
Lớp trừu tượng là một lớp mà nó không thể thực
thể hóa thành một đối tượng thực dụng được. Lớp này
được thiết kế nhằm tạo ra một lớp có các đặc tính
tổng quát nhưng bản thân lớp đó chưa có ý nghĩa (hay
không đủ ý nghĩa) để có thể tiến hành viết mã cho
việc thực thể hóa. (xem thí dụ)
-
- Thí dụ: Lớp "hinh_phang" được định nghĩa
không có dữ liệu nội tại và chỉ có các
phương pháp (hàm nội tại) "tinh_chu_vi",
"tinh_dien_tich". Nhưng vì lớp hình_phẳng
này chưa xác định được đầy đủ các đặc tính
của nó (cụ thể các biến nội tại là tọa độ
các đỉnh nếu là đa giác, là đường bán kính
và toạ độ tâm nếu là hình tròn, ...) nên nó
chỉ có thể được viết thành một lớp trừu
tượng. Sau đó, người lập trình có thể tạo ra
các lớp con chẳng hạn như là lớp "tam_giac",
lớp "hinh_tron", lớp "tu_giac",.... Và trong
các lớp con này người viết mã sẽ cung cấp
các dữ liệu nội tại (như là biến nội tại r
làm bán kính và hằng số nội tại Pi cho lớp
"hinh_tron" và sau đó viết mã cụ thể cho các
phương pháp "tinh_chu_vi" và
"tinh_dien_tich").
7.4. Phương pháp (method)
Là hàm nội tại của một lớp (hay một đối tượng).
Tùy theo đặc tính mà người lập trình gán cho, một
phương pháp có thể chỉ được gọi bên trong các hàm
khác của lớp đó, có thể cho phép các câu lệnh bên
ngoài lớp gọi tới nó, hay chỉ cho phép các lớp có
quan hệ đặc biệt như là quan hệ lớp con, và quan hệ
bạn bè (friend) được phép gọi tới nó. Mỗi
phương pháp đều có thể có kiểu trả về, chúng có thể
trả các kiểu dữ liệu cổ điển hay trả về một kiểu là
một lớp đã được định nghĩa từ trước. Một tên gọi
khác của phương pháp của một lớp là hàm thành
viên
Người ta còn định nghĩa thêm vài loại phương pháp
đặc biệt:
- Hàm dựng (constructor) là hàm được
dùng để cài đặt các giá tri ban đầu cho các biến
nội tại và đôi khi còn dùng để khai báo về việc
sử dụng bộ nhớ.
- Hàm hủy (destructor) là hàm dùng vào
việc làm sạch bộ nhớ và hủy bỏ tên của một đối
tượng sau khi đã dùng xong, trong đó có thể bao
gồm cả việc xóa các con trỏ nội tại và trả về
các phần bộ nhớ mà đối tượng đã dùng.
Trong một số trường hợp thì hàm hủy hay hàm dựng
có thể được tự động hóa bởi ngôn ngữ OOP như là
trường hợp của Visual C++, C#.
- Tiện ích (utility) là các hàm chỉ
họat động bên trong của một lớp mà không cho
phép môi trường bên ngoài gọi tới. Các hàm này
có thể là những tính toán trung gian nội bộ của
một đối tượng mà xét thấy không cần thiết phải
cho thế giới bên ngoài của đối tượng biết là gì.
7.4. Thuộc tính (attribute)
Thuộc tính của một lớp bao gồm các biến, các
hằng, hay tham số nội tại của lớp đó. Ở đây, vai trò
quan trọng nhất của các thuộc tính là các biến vì
chúng sẽ có thể bị thay đổi trong suốt quá trình
hoạt động của một đối tượng. Các thuộc tính có thể
được xác định kiểu và kiểu của chúng có thể là các
kiểu dữ liệu cổ điển hay đó là một lớp đã định nghĩa
từ trước. Như đã ghi, khi một lớp đã được thực thể
hoá thành đối tượng cụ thể thì tập họp các giá trị
của các biến nội tại làm thành trạng thái của đối
tượng. Giống như trường hợp của phương pháp, tùy
theo người viết mã, biến nội tại có thể chỉ được
dùng bên trong các phương pháp của chính lớp đó, có
thể cho phép các câu lệnh bên ngoài lớp, hay chỉ cho
phép các lớp có quan hệ đặc biệt như là quan hệ lớp
con, (và quan hệ bạn bè (friend) trong C++)
được phép dùng tới nó (hay thay đổi giá trị của nó).
Mỗi thuộc tính của một lớp còn được gọi là thành
viên dữ liệu của lớp đó.
7.6. Thực thể (instance)
7.6.1 Thực thể hóa (instantiate) là
quá trình khai báo để có một tên (có thể được xem
như là một biến) trở thành một đối tượng từ một lớp
nào đó.
7.6.2. Thực thể: Một lớp sau khi được
tiến hành thực thể hóa để có một đối tượng cụ thể
gọi là một thực thể. Hay nói ngược lại một
thực thể là một đối tượng riêng lẽ của một lớp đã
định trước. Như các biến thông thường, hai thực thể
của cùng một lớp có thể có trạng thái nội tại khác
nhau (xác định bởi các giá trị hiện có của các biến
nội tại) và do đó hoàn toàn độc lập nhau nếu không
có yêu cầu gì đặc biệt từ người lập trình.
7.7. Công cộng (public )
Công cộng là một tính chất được dùng để gán cho
các phương pháp, các biến nội tại, hay các lớp mà
khi khai báo thì người lập trình đã cho phép các câu
lệnh bên ngoài cũng như các đối tượng khác được phép
dùng đến nó.
- Thí dụ: Trong C++ khai báo
public: int my_var; thì biến
my_var có hai tính chất là tính công cộng và là
một integer cả hai tính chất này hợp thành đặc
tính của biến my_var khiến nó có thể được sử
dụng hay thay đổi giá trị của nó (bởi các câu
lệnh) ở mọi nơi bên ngoài lẫn bên trong của lớp.
7.8. Riêng tư (private )
Riêng tư là sự thể hiện tính chất đóng mạnh nhất
(của một đặc tính hay một lớp). Khi dùng tính chất
này gán cho một biến, một phương pháp thì biến hay
phương pháp đó chỉ có thể được sử dụng bên trong của
lớp mà chúng được định nghĩa. Mọi nỗ lực dùng đến
chúng từ bên ngoài qua các câu lệnh hay từ các lớp
con sẽ bị phủ nhận hay bị lỗi.
7.9. Bảo tồn (protected)
Tùy theo ngôn ngữ, sẽ có vài điểm nhỏ khác nhau
về cách hiểu tính chất này. Nhìn chung đây là tính
chất mà mà khi dùng để áp dụng cho các phương pháp,
các biến nội tại, hay các lớp thì chỉ có trong nội
bộ của lớp đó hay các lớp con của nó (hay trong nội
bộ một gói như trong Java) được phép gọi đến hay
dùng đến các phương pháp, biến hay lớp đó.
So với tính chất riêng tư thì tính bảo tồn rộng
rãi hơn về nghĩa chia sẻ dữ liệu hay chức năng. Nó
cho phép một số trường hợp được dùng tới các đặc
tính của một lớp (từ một lớp con chẳng hạn).
Lưu ý: Các tính chất cộng cộng, riêng tư
và bảo tồn đôi khi còn được dùng để chỉ thị cho một
lớp con cách thức kế thừa một lớp cha mẹ như trong
C++.
7.10. Đa kế thừa (muliple inheritance)
Đây là một tính chất cho phép một lớp con có khả
năng kế thừa trực tiếp cùng lúc nhiều lớp khác.
Vài điểm cần lưu ý khi viết mã dùng tính chất đa
kế thừa:
- Khi muốn có một sự kế thừa từ nhiều lớp phụ
mẫu thì các lớp này cần phải độc lập và đặc biệt
tên của các dữ liệu hay hàm cho phép kế thừa
phải có tên khác nhau để tránh lỗi
"ambiguilty". Bởi vì lúc đó phần mềm
chuyển dịch sẽ không thể xác định được là lớp
con sẽ thừa kế tên nào của các lớp phụ mẫu.
- Không phải ngôn ngữ OOP loại phân lớp nào
cũng hỗ trợ cho tính chất này.
Ngoài các khái niệm trên, tùy theo ngôn ngữ, có
thể sẽ có các chức năng OOP riêng biệt được cấp thêm
vào.
8. Lịch sử Lập trình hướng đối tượng:
Khái niệm về các đối tượng và thực thể trong khoa
học máy tính được nhiều người biết đến từ hệ thống
PDP-1 của đại học MIT. Đây có lẽ là thí dụ sớm nhất
của kiến trúc cơ sở có khả năng thực. Một bằng chứng
sớm sủa khác của OOP được tìm thấy qua Sketchpad
viết bởi Ivan Sutherland trong năm 1963, tuy nhiên,
đây chỉ là một ứng dụng chứ không là một mẫu hình
lập trình.
Ngôn ngữ lập trình định hướng đối tượng đầu tiên
đã là Simula, ngôn ngữ này được thiết kế để dùng
trong các việc mô phỏng, được sáng tạo bởi Ole-Johan
Dahl và Kristen Nygaard thuộc Trung Tâm Máy Tính Na
Uy ở Oslo. Các kiến thức trong ngôn ngữ này sau đó
đã được dùng trong nhiều ngôn ngữ khác, bắt đầu từ
Lisp và Pascal cho đến họ ngôn ngữ Smalltalk.
Lập trình hướng đối tượng đã được phát triển như
là phương pháp lập trình chủ đạo từ giữa thập niên
1980 nguyên do đáng kể là việc ảnh hưởng của C++,
một ngôn ngữ mở rộng của C. Địa vị thống trị của OOP
đã được củng cố vững chắc bởi sự phổ biến của các
GUI dành cho ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng ngày
càng tiện lợi. Một thí dụ về quan hệ gần gũi của thư
viện GUI động và ngôn ngữ OOP là phần mềm Cocoa, nó
là khung cơ sở của Mac OS X dược viết bằng Objective
C (Objective C là một loại ngôn ngữ định hướng đối
tượng mở rộng của C với việc thông báo động). Công
cụ cho OOP cũng được nâng cao phần "lập trình điều
khiển theo sự kiện" (mặc dù khái niệm này không chỉ
dành cho OOP).
Tại Zürich, Niklaus Wirth và những cộng sự đã
theo dõi các đề tài như là dữ liệu trừu tượng và lập
trình mô đun. Modula-2 bao gồm cả hai đặc tính đó.
Thiết kế liền tiếp theo là Oberon bao gồm sự tiếp
cận riêng biệt với việc định hướng đối tượng, các
lớp, ... Sự tiếp cận này không như Smalltalk, và
cũng khác hẳn C++.
Các chức năng của định hướng đối tượng cũng đã
đang được thêm vào nhiều ngôn ngữ trong suốt thời
gian đó kể cả ADA, BASIC, Lisp, Fortran, Pascal và
nhiều nữa. Việc cộng thêm các chức năng đó cho các
ngôn ngữ mà được trước đó không chủ định thiết kế
cho chúng ngay từ đầu cũng thường dẫn tới nhiều khó
khăn trong khả năng tương thích (với mã nguồn viết
cho các phiên bản cũ) và khả năng bảo trì mã. Điển
hình của trường hợp này là Pascal và Visual Basic.
Các ngôn ngữ thuần túy định hướng đối tượng, ở phía
khác, lại thiếu các đặc tính mà nhiều người lập
trình phụ thuộc vào. Để bắc cầu cho khoảng trống
này, nhiều nỗ lực đã được xúc tiến dể tạo ra các
ngôn ngữ đặt cơ sở trên các phương pháp định hướng
đối tượng nhưng lại cho phép dùng nhiều đặc tính lập
trình cấu trúc theo những phương cách "an toàn".
Ngôn ngữ Eiffel của Bertrand Meyer đã sớm thành công
với các mục tiêu này.
Trong thập niên qua, Java được dùng rộng rãi một
phần là do sự tương tự với C và C++, nhưng có lẽ do
phần khác quan trọng hơn là việc lắp đặt sử dụng máy
ảo mà chủ ý là thực thi cùng một mã nguồn cho nhiều
nền tảng khác nhau. Microsoft.NET cũng mở đầu với
các chủ ý tương tự và cộng thêm việc hỗ trợ nhiều
ngôn ngữ hay các sự biến thể của các ngôn ngữ cũ
(như trưòng hợp C# và Visual Basic).
Gần đây, một số ngôn ngữ xuất hiện với chức năng
chính là định hướng đối tượng nhưng lại tương thích
được với phương pháp thủ tục như là Python và Ruby.
Bên cạnh Java, C# và Visual Basic.NET là hai ngôn
ngữ OOP quan trọng hiện tại thiết kế bởi Microsoft.
Giống như lập trình thủ tục đã dẫn tới việc tinh
lọc các kỹ thuật như là lập trình cấu trúc, phần mềm
định hướng đối tượng hiện đại thiết kế các phương
pháp bao gồm các sự tinh lọc. Chẳng hạn như là việc
ứng dụng các dạng thức thiết kế, thiết kế bởi hợp
đồng và các ngôn ngữ mô hình trong đó có UML.
9. Các ngôn ngữ lập trình hỗ trợ hướng đối
tượng:
- C#
- C++
- Common Lisp Object System
- Eiffel
- Fortran 2003
- Java
- Objective-C
- OCaml
- Object Pascal
- Perl
-
PHP
- Python
- Ruby
- Simula
- Sleep
- Smalltalk
- ADA
Tài liệu tham khảo
-
http://wikipediw.org Anh ngữ và Việt ngữ
- H.M. Deitel/P.J.Deitel : C++ How to
Program, Prentice hall, ISBN 0131173340
- Tom Swan: Mastering Borland C++,
SAMS, ISBN 0672302748
- Grady Booch: Object-Oriented Analysis and
Design with Applications, Addison-Wesley,
ISBN 0805353402
- Alan Kay: The Early History of Smalltalk
- Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson,
John Vlissides: Design Patterns: Elements of
Reusable Object Oriented Software,
Addison-Wesley, ISBN 0201633612
- Bertrand Meyer: Object-Oriented Software
Construction, Prentice Hall, ISBN 0136291554
- James Rumbaugh, Michael Blaha, William
Premerlani, Frederick Eddy, William Lorensen:
Object-Oriented Modeling and Design,
Prentice Hall, ISBN 0136298419
- Ivar Jacobson: Object-Oriented Software
Engineering: A Use Case-Driven Approach,
Addison-Wesley, ISBN 0201544350
- Harold Abelson, Gerald Jay Sussman, Julie
Sussman: Structure and Interpretation of
Computer Programs, The MIT Press, ISBN
0262011530
- Martin Abadi, Luca Cardelli: A Theory of
Objects, Springer-Verlag, ISBN 0-387-94775-2
- Paul Harmon, William Morrissey: The
Object Technology Casebook - Lessons from
Award-Winning Business Applications, John
Wiley & Sons, ISBN 0-471-14717-6
- David A. Taylor: Object-Oriented
Information Systems - Planning and
Implementation, John Wiley & Sons, ISBN
0-471-54364-0
- Peter Eeles, Oliver Sims: Building
Business Objects, John Wiley & Sons, ISBN
0-471-19176-0
|