Загрузка...Объектно ориентированное программирование примеры программ
Объектно-ориентированное программирование
Объектно-ориентированное программирование (ООП) организует данные и алгоритмы, обрабатываемые программой. При этом программист создает формы данных и алгоритмы, соответствующие основным характеристикам решаемой проблемы. Модели данных и алгоритмы, их обрабатывающие, называются классами, а объекты — это конкретные их представители, используемые в программе.
Из общих объектов создаются другие, более специализированные. Механизм создания таких подобъектов называется наследованием. В итоге данные программы представляют из себя объектную модель — дерево объектов, начиная с самого верхнего наиболее абстрактного и общего объекта.
ООП сочетает лучшие принципы структурного программирования с новыми мощными концепциями, базовые из которых называются инкапсуляцией, полиморфизмом и наследованием.
Примером объектно-ориентированных языков являются: Object Pascal, C++, Java.
ООП позволяет оптимально организовывать программы, разбивая проблему на составные части, и работая с каждой по отдельности.
Объектно-ориентированное программирование — это развитие технологии структурного программирования, однако оно имеет свои характерные черты. Основной единицей в объектно-ориентированном программировании выступает объект, который заключает в себе, инкапсулирует как описывающие его данные (свойства), так и средства обработки этих данных (методы). В системах ООП обычно используется графический интерфейс, который позволяет визуализировать процесс программирования. Появляется возможность создавать объекты, задавать им свойства и поведение с помощью мыши.
Объект – это комбинация данных и кода. Другими словами, объект, называемый ещё представителем (какого-нибудь класса), — это порция данных, значение которых определяют его текущее состояние, и набор подпрограмм, называемых методами, оперирующих с этими данными и определяющими поведение объекта, т.е. его реакцию на внешние воздействия.
Объект состоит из следующих трех частей:
— состояние (переменные состояния);
Каждый объект является представителем (экземпляром) определенного класса. Во время выполнения программы объекты взаимодействуют друг с другом, вызывая методы, которые являются подпрограммами, характерными для определённого класса.
Класс (class) – это группа данных и методов (функций) для работы с этими данными. Это шаблон. Объекты с одинаковыми свойствами, то есть с одинаковыми наборами переменных состояния и методов, образуют класс. Объект (object) – это конкретная реализация, экземпляр класса. В программировании отношения объекта и класса можно сравнить с описанием переменной, где сама переменная (объект) является экземпляром какого-либо типа данных (класса).
Объектно-ориентированное программирование сводится к созданию некоторого количества классов, описанию связей между этими классами и их свойств, и дальнейшей реализации полученных классов.
Теоретический подход. Класс — это один из вариантов описания сущности, которая в теории программирования именуется абстрактным типом данных. Класс определяет скрытую внутреннюю структуру некоторого значения, а также набор операций, применимых к данному значению.
Практический подход. В современных объектно-ориентированных языках программирования (php, Java, C++, Oberon, Python, Ruby, Smalltalk, Object Pascal) создание класса сводится к написанию некоторой структуры, содержащей набор полей и методов. Практически класс может пониматься как некий шаблон, по которому создаются объекты — экземпляры данного класса. Экземпляры одного класса созданы по одному шаблону, поэтому имеют один и тот же набор полей и методов.
Отношения между классами:
— Наследование (Генерализация) — объекты дочернего класса наследуют все свойства родительского класса.
— Ассоциация — объекты классов вступают во взаимодействие между собой.
— Агрегация — объекты одного класса входят в объекты другого.
— Композиция — объекты одного класса входят в объекты другого и зависят друг от друга по времени жизни.
— Класс-Метакласс — отношение, при котором экземплярами одного класса являются другие классы.
Виды классов:
— базовый (родительский) класс;
— производный класс (наследник, потомок);
Класс – это структурный тип данных, который включает описание полей данных, а также процедур и функций, работающих с этими полями данных. Применительно к классам такие процедуры и функции получили название методов.
Методы – инкапсулированные в классе процедуры и функции, то есть способы работы с данными.
В основу классов и объектно-ориентированного программирования положены три принципа – инкапсуляция, наследование и полиморфизм.
Инкапсуляция (сокрытие) — свойство языка программирования, позволяющее объединить данные и код в объект и скрыть реализацию объекта от пользователя. При этом пользователю предоставляется только спецификация (интерфейс) объекта. Пользователь может взаимодействовать с объектом только через этот интерфейс.
Чаще всего инкапсуляция выполняется посредством скрытия информации, то есть маскировкой всех внутренних деталей, не влияющих на внешнее поведение. Обычно скрываются и внутренняя структура объекта и реализация его методов.
Цели инкапсуляции:
§ предельная локализация изменений при необходимости таких изменений,
§ прогнозируемость изменений (какие изменения в коде надо сделать для заданного изменения функциональности) и прогнозируемость последствий изменений.
Инкапсуляция – это процесс отделения друг от друга элементов объекта, определяющих его устройство и поведение. Часто инкапсуляция может быть достигнута простейшими организационными мерами: знание того, что «вот так-то делать нельзя» иногда является самым эффективным средством инкапсуляции!
Инкапсуляция – комбинирование записей с процедурами и функциями, манипулирующими полями этих записей, формирует новый тип данных — объект.
Инкапсуляция – изолирование составляющих класса (полей, методов и свойств) от остальных частей программы.
Суть инкапсуляции: Переменные состояния объекта скрыты от внешнего мира. Изменение состояния объекта (его переменных) возможно ТОЛЬКО с помощью его методов (операций). Почему это так важно? Этот принцип позволяет защитить переменные состояния объекта от неправильного их использования.
Применение этого метода ведет к снижению эффективности доступа к элементам объекта. Это обусловлено необходимостью вызова методов для изменения внутренних элементов (переменных) объекта. Однако, при современном уровне развития вычислительной техники, эти потери в эффективности не играют существенной роли.
Наследование — один из четырёх важнейших механизмов объектно-ориентированного программирования (наряду с инкапсуляцией, полиморфизмом и абстракцией), позволяющий описать новый класс на основе уже существующего (родительского), при этом свойства и функциональность родительского класса заимствуются новым классом.
Наследование – это процесс, посредством которого, один объект может наследовать свойства другого объекта и добавлять к ним черты, характерные только для него. Смысл и универсальность наследования заключается в том, что не надо каждый раз заново (с нуля) описывать новый объект, а можно указать родителя (базовый класс) и описать отличительные особенности нового класса. В результате, новый объект будет обладать всеми свойствами родительского класса плюс своими собственными отличительными особенностями.
Наследование – представляет собой возможность построения иерархии объектов с использованием наследования их характеристик.
Наследование. Наследование – это такое свойство объекта, которое позволяет ему использовать поля и методы объекта родителя, без описания их в своей структуре.
Наследование – возможность создания новых классов на базе имеющихся с возможностью использования их составляющих. Объект, принадлежащий классу-потомку, может использовать поля, свойства и методы класса-родителя и новые составляющие своего класса.
Если в классе-потомке описан новый метод, одноименный с методом класса-родителя, то «говорят», что в потомке «перекрыт» метод родителя. Другими словами, класс-наследник реализует спецификацию уже существующего класса (базовый класс). Это позволяет обращаться с объектами класса-наследника точно так же, как с объектами базового класса. При создании иерархии классов некоторые свойства объектов, сохраняя названия, изменяются по сути.
Для реализации таких иерархий в языке программирования предусмотрен полиморфизм. Слово полиморфизм имеет греческое происхождение и переводится как «имеющий много форм».
Полиморфизм. Присваивание действию одного имени, которое затем совместно используется вниз и вверх по иерархии объектов, причем каждый объект иерархии выполняет это действие способом, именно ему подходящим.
Полиморфизм – это свойство, которое позволяет одно и тоже имя использовать для решения нескольких технически разных задач.
В терминах ООП можно сказать, что все типы интерфейсных кнопок имеют способность изображения самих себя на экране. Однако способ (процедура) является различным для каждого типа кнопки. Простая кнопка рисуется на экране с помощью процедуры «вывод изображения простой кнопки», кнопка-переключатель рисуется на экране с помощью процедуры «вывод изображения кнопки-переключателя» и т.д.
Таким образом, существует единственное для всего перечня интерфейсных кнопок действие (вывод изображения кнопки на экран), которое реализуется специфическим для каждой кнопки способом. Это и является проявлением полиморфизма.
Полиморфизм – способность классов решать похожие задачи разными способами. При перекрытии метода родителя в потомке реализуется новый алгоритм решения задачи. Получается, что в объекте-родителе и объекте-потомке действуют два одноименных метода, имеющих разную алгоритмическую основу.
Полиморфизм – это способ действия с набором объектов одного и того же предка за один шаг, без детализации операций с каждым конкретным объектом. Он является также основанием для расширяемости объектно-ориентированных программ, поскольку он предоставляет способ старым программам воспринимать новые типы данных, которые не были определены во время написания программы.
В общем смысле, концепцией полиморфизма является идея «один интерфейс, множество методов». Это означает, что можно создать общий интерфейс для группы близких по смыслу действий.
Преимуществом полиморфизма является то, что он помогает снижать сложность программ, разрешая использование одного интерфейса для единого класса действий. Выбор конкретного действия, в зависимости от ситуации, возлагается на компилятор.
Применительно к ООП, целью полиморфизма, является использование одного имени для задания общих для класса действий. На практике это означает способность объектов выбирать внутреннюю процедуру (метод) исходя из типа данных, принятых в сообщении.
Механизм работы ООП в таких случаях можно описать примерно так: при вызове того или иного метода класса сначала ищется метод у самого класса. Если метод найден, то он выполняется и поиск этого метода на этом завершается. Если же метод не найден, то обращаемся к родительскому классу и ищем вызванный метод у него. Если найден – поступаем как при нахождении метода в самом классе. А если нет – продолжаем дальнейший поиск вверх по иерархическому дереву. Вплоть до корня (верхнего класса) иерархии.
Объектно-ориентированное программирование
Объектно-ориентированное программирование (ООП) организует данные и алгоритмы, обрабатываемые программой. При этом программист создает формы данных и алгоритмы, соответствующие основным характеристикам решаемой проблемы. Модели данных и алгоритмы, их обрабатывающие, называются классами, а объекты — это конкретные их представители, используемые в программе.
Из общих объектов создаются другие, более специализированные. Механизм создания таких подобъектов называется наследованием. В итоге данные программы представляют из себя объектную модель — дерево объектов, начиная с самого верхнего наиболее абстрактного и общего объекта.
ООП сочетает лучшие принципы структурного программирования с новыми мощными концепциями, базовые из которых называются инкапсуляцией, полиморфизмом и наследованием.
Примером объектно-ориентированных языков являются: Object Pascal, C++, Java.
ООП позволяет оптимально организовывать программы, разбивая проблему на составные части, и работая с каждой по отдельности.
Объектно-ориентированное программирование — это развитие технологии структурного программирования, однако оно имеет свои характерные черты. Основной единицей в объектно-ориентированном программировании выступает объект, который заключает в себе, инкапсулирует как описывающие его данные (свойства), так и средства обработки этих данных (методы). В системах ООП обычно используется графический интерфейс, который позволяет визуализировать процесс программирования. Появляется возможность создавать объекты, задавать им свойства и поведение с помощью мыши.
Объект – это комбинация данных и кода. Другими словами, объект, называемый ещё представителем (какого-нибудь класса), — это порция данных, значение которых определяют его текущее состояние, и набор подпрограмм, называемых методами, оперирующих с этими данными и определяющими поведение объекта, т.е. его реакцию на внешние воздействия.
Объект состоит из следующих трех частей:
— состояние (переменные состояния);
Каждый объект является представителем (экземпляром) определенного класса. Во время выполнения программы объекты взаимодействуют друг с другом, вызывая методы, которые являются подпрограммами, характерными для определённого класса.
Класс (class) – это группа данных и методов (функций) для работы с этими данными. Это шаблон. Объекты с одинаковыми свойствами, то есть с одинаковыми наборами переменных состояния и методов, образуют класс. Объект (object) – это конкретная реализация, экземпляр класса. В программировании отношения объекта и класса можно сравнить с описанием переменной, где сама переменная (объект) является экземпляром какого-либо типа данных (класса).
Объектно-ориентированное программирование сводится к созданию некоторого количества классов, описанию связей между этими классами и их свойств, и дальнейшей реализации полученных классов.
Теоретический подход. Класс — это один из вариантов описания сущности, которая в теории программирования именуется абстрактным типом данных. Класс определяет скрытую внутреннюю структуру некоторого значения, а также набор операций, применимых к данному значению.
Практический подход. В современных объектно-ориентированных языках программирования (php, Java, C++, Oberon, Python, Ruby, Smalltalk, Object Pascal) создание класса сводится к написанию некоторой структуры, содержащей набор полей и методов. Практически класс может пониматься как некий шаблон, по которому создаются объекты — экземпляры данного класса. Экземпляры одного класса созданы по одному шаблону, поэтому имеют один и тот же набор полей и методов.
Отношения между классами:
— Наследование (Генерализация) — объекты дочернего класса наследуют все свойства родительского класса.
— Ассоциация — объекты классов вступают во взаимодействие между собой.
— Агрегация — объекты одного класса входят в объекты другого.
— Композиция — объекты одного класса входят в объекты другого и зависят друг от друга по времени жизни.
— Класс-Метакласс — отношение, при котором экземплярами одного класса являются другие классы.
Виды классов:
— базовый (родительский) класс;
— производный класс (наследник, потомок);
Класс – это структурный тип данных, который включает описание полей данных, а также процедур и функций, работающих с этими полями данных. Применительно к классам такие процедуры и функции получили название методов.
Методы – инкапсулированные в классе процедуры и функции, то есть способы работы с данными.
В основу классов и объектно-ориентированного программирования положены три принципа – инкапсуляция, наследование и полиморфизм.
Инкапсуляция (сокрытие) — свойство языка программирования, позволяющее объединить данные и код в объект и скрыть реализацию объекта от пользователя. При этом пользователю предоставляется только спецификация (интерфейс) объекта. Пользователь может взаимодействовать с объектом только через этот интерфейс.
Чаще всего инкапсуляция выполняется посредством скрытия информации, то есть маскировкой всех внутренних деталей, не влияющих на внешнее поведение. Обычно скрываются и внутренняя структура объекта и реализация его методов.
Цели инкапсуляции:
§ предельная локализация изменений при необходимости таких изменений,
§ прогнозируемость изменений (какие изменения в коде надо сделать для заданного изменения функциональности) и прогнозируемость последствий изменений.
Инкапсуляция – это процесс отделения друг от друга элементов объекта, определяющих его устройство и поведение. Часто инкапсуляция может быть достигнута простейшими организационными мерами: знание того, что «вот так-то делать нельзя» иногда является самым эффективным средством инкапсуляции!
Инкапсуляция – комбинирование записей с процедурами и функциями, манипулирующими полями этих записей, формирует новый тип данных — объект.
Инкапсуляция – изолирование составляющих класса (полей, методов и свойств) от остальных частей программы.
Суть инкапсуляции: Переменные состояния объекта скрыты от внешнего мира. Изменение состояния объекта (его переменных) возможно ТОЛЬКО с помощью его методов (операций). Почему это так важно? Этот принцип позволяет защитить переменные состояния объекта от неправильного их использования.
Применение этого метода ведет к снижению эффективности доступа к элементам объекта. Это обусловлено необходимостью вызова методов для изменения внутренних элементов (переменных) объекта. Однако, при современном уровне развития вычислительной техники, эти потери в эффективности не играют существенной роли.
Наследование — один из четырёх важнейших механизмов объектно-ориентированного программирования (наряду с инкапсуляцией, полиморфизмом и абстракцией), позволяющий описать новый класс на основе уже существующего (родительского), при этом свойства и функциональность родительского класса заимствуются новым классом.
Наследование – это процесс, посредством которого, один объект может наследовать свойства другого объекта и добавлять к ним черты, характерные только для него. Смысл и универсальность наследования заключается в том, что не надо каждый раз заново (с нуля) описывать новый объект, а можно указать родителя (базовый класс) и описать отличительные особенности нового класса. В результате, новый объект будет обладать всеми свойствами родительского класса плюс своими собственными отличительными особенностями.
Наследование – представляет собой возможность построения иерархии объектов с использованием наследования их характеристик.
Наследование. Наследование – это такое свойство объекта, которое позволяет ему использовать поля и методы объекта родителя, без описания их в своей структуре.
Наследование – возможность создания новых классов на базе имеющихся с возможностью использования их составляющих. Объект, принадлежащий классу-потомку, может использовать поля, свойства и методы класса-родителя и новые составляющие своего класса.
Если в классе-потомке описан новый метод, одноименный с методом класса-родителя, то «говорят», что в потомке «перекрыт» метод родителя. Другими словами, класс-наследник реализует спецификацию уже существующего класса (базовый класс). Это позволяет обращаться с объектами класса-наследника точно так же, как с объектами базового класса. При создании иерархии классов некоторые свойства объектов, сохраняя названия, изменяются по сути.
Для реализации таких иерархий в языке программирования предусмотрен полиморфизм. Слово полиморфизм имеет греческое происхождение и переводится как «имеющий много форм».
Полиморфизм. Присваивание действию одного имени, которое затем совместно используется вниз и вверх по иерархии объектов, причем каждый объект иерархии выполняет это действие способом, именно ему подходящим.
Полиморфизм – это свойство, которое позволяет одно и тоже имя использовать для решения нескольких технически разных задач.
В терминах ООП можно сказать, что все типы интерфейсных кнопок имеют способность изображения самих себя на экране. Однако способ (процедура) является различным для каждого типа кнопки. Простая кнопка рисуется на экране с помощью процедуры «вывод изображения простой кнопки», кнопка-переключатель рисуется на экране с помощью процедуры «вывод изображения кнопки-переключателя» и т.д.
Таким образом, существует единственное для всего перечня интерфейсных кнопок действие (вывод изображения кнопки на экран), которое реализуется специфическим для каждой кнопки способом. Это и является проявлением полиморфизма.
Полиморфизм – способность классов решать похожие задачи разными способами. При перекрытии метода родителя в потомке реализуется новый алгоритм решения задачи. Получается, что в объекте-родителе и объекте-потомке действуют два одноименных метода, имеющих разную алгоритмическую основу.
Полиморфизм – это способ действия с набором объектов одного и того же предка за один шаг, без детализации операций с каждым конкретным объектом. Он является также основанием для расширяемости объектно-ориентированных программ, поскольку он предоставляет способ старым программам воспринимать новые типы данных, которые не были определены во время написания программы.
В общем смысле, концепцией полиморфизма является идея «один интерфейс, множество методов». Это означает, что можно создать общий интерфейс для группы близких по смыслу действий.
Преимуществом полиморфизма является то, что он помогает снижать сложность программ, разрешая использование одного интерфейса для единого класса действий. Выбор конкретного действия, в зависимости от ситуации, возлагается на компилятор.
Применительно к ООП, целью полиморфизма, является использование одного имени для задания общих для класса действий. На практике это означает способность объектов выбирать внутреннюю процедуру (метод) исходя из типа данных, принятых в сообщении.
Механизм работы ООП в таких случаях можно описать примерно так: при вызове того или иного метода класса сначала ищется метод у самого класса. Если метод найден, то он выполняется и поиск этого метода на этом завершается. Если же метод не найден, то обращаемся к родительскому классу и ищем вызванный метод у него. Если найден – поступаем как при нахождении метода в самом классе. А если нет – продолжаем дальнейший поиск вверх по иерархическому дереву. Вплоть до корня (верхнего класса) иерархии.
Основы объектно-ориентированного программирования
Применение ООП к разработке программных проектов
Несмотря на то, что язык Java является объектно-ориентированным, до сих пор при разработке программ мы по существу пользовались парадигмой директивного программирования — целью было создание кода, воздействующего должным образом на данные. Этот подход хорош при решении небольших задач, но порождает множество трудноразрешимых проблем при попытке создания больших программных систем.
Одной из альтернатив директивному программированию является объектно-ориентированное программирование, которое действительно помогает справиться с нелинейно растущей сложностью программ при увеличении их объема. Не следует, однако, делать вывод , что использование парадигмы объектно-ориентированного программирования гарантирует успешное решение всех проблем.
Для того чтобы стать профессионалом в программировании, необходимы талант, способность к творчеству, интеллект , знания, логика, умение строить и использовать абстракции и, самое главное, опыт .
В этом параграфе мы продолжим знакомство с базисными концепциями объектно-ориентированного программирования, начатое еще в первой главе книги. Сначала будут обсуждены общие для различных языков программирования понятия ООП , а затем — их реализация в языке Java .
Следует знать, что курс объектно-ориентированного программирования читается студентам-старшекурсникам в течение целого семестра, и поэтому материал, изложенный ниже, представляет собой лишь самое начальное введение в мир ООП . Значительно более полное изложение многих вопросов, связанных с объектно-ориентированными дизайном, проектированием и программированием, содержится в книге [2], а в третьей главе книги [13] можно найти очень ясное описание всех объектно-ориентированных аспектов языка Java .
Основные концепции ООП
Объектно-ориентированное программирование или ООП (object-oriented programming) — методология программирования , основанная на представлении программы в виде совокупности объектов , каждый из которых является реализацией определенного типа , использующая механизм пересылки сообщений и классы , организованные в иерархию наследования .
Центральный элемент ООП — абстракция . Данные с помощью абстракции преобразуются в объекты, а последовательность обработки этих данных превращается в набор сообщений, передаваемых между этими объектами. Каждый из объектов имеет свое собственное уникальное поведение. С объектами можно обращаться как с конкретными сущностями, которые реагируют на сообщения, приказывающие им выполнить какие-то действия.
ООП характеризуется следующими принципами ( по Алану Кею):
- все является объектом ;
- вычисления осуществляются путем взаимодействия (обмена данными) между объектами, при котором один объект требует, чтобы другой объект выполнил некоторое действие; объекты взаимодействуют, посылая и получая сообщения ; сообщение — это запрос на выполнение действия, дополненный набором аргументов, которые могут понадобиться при выполнении действия;
- каждый объект имеет независимую память, которая состоит из других объектов ;
- каждый объект является представителем класса , который выражает общие свойства объектов данного типа ;
- в классе задается функциональность (поведение объекта); тем самым все объекты, которые являются экземплярами одного класса, могут выполнять одни и те же действия;
- классы организованы в единую древовидную структуру с общим корнем, называемую иерархией наследования ; память и поведение, связанное с экземплярами определенного класса, автоматически доступны любому классу, расположенному ниже в иерархическом дереве.
Определение 10.1. Абстрагирование (abstraction) — метод решения задачи, при котором объекты разного рода объединяются общим понятием (концепцией), а затем сгруппированные сущности рассматриваются как элементы единой категории.
Абстрагирование позволяет отделить логический смысл фрагмента программы от проблемы его реализации, разделив внешнее описание ( интерфейс ) объекта и его внутреннюю организацию (реализацию).
Определение 10.2. Инкапсуляция (encapsulation) — техника, при которой несущественная с точки зрения интерфейса объекта информация прячется внутри него.
Определение 10.3. Наследование (inheritance) — свойство объектов, посредством которого экземпляры класса получают доступ к данным и методам классов-предков без их повторного определения.
Наследование позволяет различным типам данных совместно использовать один и тот же код, приводя к уменьшению его размера и повышению функциональности.
Определение 10.4. Полиморфизм (polymorphism) — свойство, позволяющее использовать один и тот же интерфейс для различных действий; полиморфной переменной, например, может соответствовать несколько различных методов.
Полиморфизм перекраивает общий код, реализующий некоторый интерфейс , так, чтобы удовлетворить конкретным особенностям отдельных типов данных.
Определение 10.5. Класс (class) — множество объектов, связанных общностью структуры и поведения; абстрактное описание данных и поведения (методов) для совокупности похожих объектов, представители которой называются экземплярами класса.
Определение 10.6. Объект (object) — конкретная реализация класса, обладающая характеристиками состояния, поведения и индивидуальности, синоним экземпляра.
Как это уже отмечалось в самом начале курса, Java — лишь один из объектно-ориентированных языков. Другим активно используемым профессиональными программистами языком ООП , с который мы познакомимся в следующем семестре, является C++. В дальнейшем нам предстоит знакомство с такими представителями этого семейства, как Smalltalk, Delphi Pascal и CLOS .
Следует иметь в виду, что в разных объектно-ориентированных языках для обозначения одних и тех же концепций ООП используются слегка отличающиеся друг от друга термины (см. словарик ООП в конце лекции).
Что такое объектно-ориентированное программирование
Автор: Сергей Никонов
Этот вопрос задают на каждом собеседовании кандидату на должность программиста. Если программист не сможет ответить на этот вопрос, интервьюер, как минимум, засомневается в вашей компетенции и скорее всего вас не примут на работу в хорошую ИТ-компанию. Для того, чтобы ответить на вопрос что такое ООП, вам нужно не только выучить три свойства объектно-ориентированного программирования, но и понимать что такое инкапсуляция, полиморфизм и наследование.
Введение в объектно-ориентированное программирование
Объектно-ориентированное программирование (ООП) — это популярная парадигма программирования, пришедшая на смену процедурному подходу в программировании.
Процедурное программирование — это монолитная программа с набором инструкций для выполнения, с ветвлениями и подпрограммами.
Для понимания разницы между процедурным программированием и ООП программированием, я приведу примеры одного и того же кода в разных парадигмах.
Пример кода на PHP процедурного программирования:
Пример кода на PHP в объектно-ориентированном стиле программирования:
На первый взгляд, может показаться, что во втором примере, где мы используем объектно-ориентированное программирование, слишком много лишнего кода и первый пример процедурного программирования лучше. Это утверждение и верно и неверно одновременно.
Какой подход использовать вам ООП или процедурный, зависит от задачи поставленной перед вами. Если вам нужно создать код для одноразового использования и этот код можно написать четырьмя или пяти строчками, тогда вы можете использовать процедурный подход программирования.
В том случае, если задача будет повторяться и постоянно меняться условия выполнения программы — лучше использовать объектно-ориентированное программирование.
Что такое класс (class)
Класс — это набор полей и методов программы. Рассмотрим прошлый пример. У нас есть класс Human:
Human — это имя класса.
$words — это поле класса (или переменная класса)
setWords, getWords(), sayIt() — это методы класса
Базовые принципы объектно-ориентированного программирования
Объектно-ориентированное программирование базируется на трех основных принципах. Это инкапсуляция, полиморфизм и наследование. На этих трех базовых принципах мы остановимся подробнее.
Для лучшего понимания я буду приводить примеры из реальных объектов в жизни. Это кстати одна из особенностей объектно-ориентированного программирования.
Что такое инкапсуляция
Инкапсуляция — это понятие в объектно-ориентированном программирование обозначающее защиту данных (сокрытие данных) от внешнего пользователя.
Для лучшего понимания, приведу пример инкапсуляции в жизни на примере телефона:
Чтобы совершить звонок по сотовому телефону, вам необязательно знать как работают сотовые сети, где расположены вышки связи, как у них организованно хранение данных и прочее. Все что вам нужно знать, чтобы совершить звонок по сотовому телефону — это что у вас должен быть номер того абонента, кому вы хотите позвонить и деньги на счету.
Свойство инкапсуляции в объектно-ориентированном программировании обозначает то, что нужно дать пользователю вашей программы доступ только к нужным интерфейсам (методам) и скрыть доступы к внутренним приватным методам и полям вашего класса.
Пример инкапсуляции на примере класса Human:
В этом примере мы добавили в класс Human приватное поле пол ($sex). Ключевое слово private обозначает, что мы не сможем получить доступ к переменной $sex из вне класса.
Если мы попытаемся обратиться к полю $seх из вне класса, тогда мы получим ошибку:
$human->sex = «11»; Fatal error: Cannot access private property Human::$sex
Для того, чтобы задать поле пол, нам нужно обратиться к методу setSex() и передать ему в качестве параметра пол Human. В этом методе стоит проверка, male или female (мужчина или женщина).
Если в качестве параметра мы попробуем передать другой параметр в этот метод, например $human->setSex(“123″), тогда метод вернет нам ошибку.
Инкапсуляция очень полезное свойство объектно-ориентированного подхода в программировании и оно используется очень часто. Инкапсуляция также полезна, когда над проектом работают одновременное несколько человек.
Вы заранее можете дать другим программистам список методов вашего класса (или интерфейса), а они в свою очередь могу работать над своими классами.
Что такое наследование
Наследование — это второе свойство объектно-ориентированного программирования, позволяющее наследовать функционал (набор полей и методов) одного класса в другой.
Пример наследования из жизни очень простой:
Когда вы родились, у вас уже был набор базовых функций: Вы могли дышать, кричать, чувствовать боль, ваш организм мог выделять пот, когда вам жарко, а желудок переваривать пищу.
За вами тянется целая эволюционная цепочка генов, начиная с генов древних предков обезьян, заканчивая генами современного человека — вашими родителями. В объектно-ориентированном программирование, наследование тоже самое свойство.
Иными словами, если вы применяете наследование в ООП, вам не нужно реализовывать общий базовый функционал других классов, а достаточно применить наследование и ваш класс уже обладает знаниями родительских классов.
Наследование в объектно-ориентированном программированием обозначается ключевым словом extends. Давайте изменим класс Human и применив наследование ООП, создадим классы мужчины и женщины.
В результате выполнения программы, мы увидим следующее:
Меня зовут Sergey и у меня растет борода
Меня зовут Maria и я рожаю детей
В этом примере, классы Мужчина и Женщина унаследовали от родительского класса Human общий метод say(), то есть, и Мужчина и Женщина у нас умеют говорить, но для Мужчины и Женщины, мы ввели свои особенности: У мужчины растет борода, а женщина умеет рожать детей.
Метод под названием __construct — это конструктор класса. Что такое конструктор класса, читайте в статье.
Что такое полиморфизм
Полиморфизм — это свойство объектно-ориентированного программирования, позволяющее одному и тому же методу вести себя по разному. Звучит сложно, я приведу пример полиморфизма из жизни, чтобы вам сразу все стало ясно 🙂
Пример полиморфизма из жизни:
Когда вы приходите в супермаркет, кассир на кассе может не только продать вам один товар, например хлеб, но и продать другие продукты в вашей корзине. И более того, кассир может принять от вас как наличные деньги, так и кредитную карту.
Как вы видите, полиморфизм это не такое уж сложное для понимания свойство объектно-ориентированного программирования.
Если полиморфизм перенести на пример с классами — то это общий метод для объектов.
Давайте посмотрим на примере реализацию полиморфизма в PHP:
В результате выполнения программы, мы увидим следующее:
У меня мужской голос, меня зовут Sergey и у меня растет борода
У меня женский голос, меня зовут Maria и я рожаю детей
Мы модифицировали наши прошлые классы и добавили такие понятия объектно-ориентированного программирования как Интерфейс и Абстрактный класс.
Обратите внимание, что метод say() в классах Man и Women мы реализуем по-разному. Это и есть полиморфизм.
Что такое интерфейс в ООП
Интерфейс — это шаблонный класс без реализации. То есть в интерфейсе мы только задаем методы и эти методы обязаны реализовать классы.
В нашем прошлом примере наш интерфейс Say с единственным методом say():
Этот интерфейс мы имплементируем в абстрактном классе Human. Для того чтобы имплементировать интерфейс, после названия класса нужно дописать ключевое слово implements.
Что такое абстрактный класс в ООП
Абстрактный класс в ООП — это класс шаблонный класс от которого нельзя создать экземпляр класса.
Это значит, что мы не можем с абстрактным классом сделать так:
$human = new Human(«name»);
Если мы попытаемся создать экземпляр абстрактного класса, интерпретатор PHP выдаст ошибку.
Абстрактный класс мы можем только наследовать. Взгляните еще раз на абстракный класс. Перед классом он содержит ключевое слово abstract. Также он имплементирует интерфейс Say (implements).
Выводы о ООП
Объектно-ориентированный подход в программировании — это удобный способ организовать структуру программы и когда ваш проект разрастается функционально, благодаря ООП проект легко поддерживать другим разработчикам.
Обратите внимание, я сознательно очень упростил примеры, для того, чтобы начинающим программистам проще было разобраться с ООП.
В следущих статьях мы поговорим о таких ключевых словах как public, private, protected, static и рассмотрим еще примеры. Если у вас остались вопросы, пишите комментарии и мы обязательно попробуем вам подсказать решение.
Вступайте в нашу группу VK и следите за новыми материалами.
Для того, чтобы посмотреть видео, зарегистрируйтесь в личном кабинете
Объектно-ориентированное программирование
Объектно-ориентированное программирование (ООП) позволяет разложить проблему на составные части, каждая из которых становится самостоятельным объектом. Каждый из объектов содержит свой собственный код и данные, которые относятся к этому объекту.
Любая программа, написанная на языке ООП, отражает в своих данных состояние физических предметов либо абстрактных понятий – объектов программирования, для работы, с которыми она предназначена.
Все данные об объекте программирования и его связях с другими объектами можно объединить в одну структурированную переменную. В первом приближении ее можно назвать объектом.
С объектом связывается набор действий, иначе называемых методами . С точки зрения языка программирования набор действий или методов – это функции, получающие в качестве обязательного параметра указатель на объект и выполняющие определенные действия с данными объекта программирования. Технология ООП запрещает работать с объектом иначе, чем через методы, таким образом, внутренняя структура объекта скрыта от внешнего пользователя.
Описание множества однотипных объектов называется классом .
Объект – это структурированная переменная, содержащая всю информацию о некотором физическом предмете или реализуемом в программе понятии.
Класс – это описание множества объектов программирования (объектов) и выполняемых над ними действий.
Класс можно сравнить с чертежом, согласно которому создаются объекты. Обычно классы разрабатывают таким образом, чтобы их объекты соответствовали объектам предметной области решаемой задачи.
Основные понятия объектно-ориентированного программирования
Любая функция в программе представляет собой метод для объекта некоторого класса.
Класс должен формироваться в программе естественным образом, как только в ней возникает необходимость описания новых объектов программирования. Каждый новый шаг в разработке алгоритма должен представлять собой разработку нового класса на основе уже существующих.
Вся программа в таком виде представляет собой объект некоторого класса с единственным методом run (выполнить).
Программирование «от класса к классу» включает в себя ряд новых понятий. Основными понятиями ООП являются
Инкапсуляция данных (от «капсула») – это механизм, который объединяет данные и код, манипулирующий с этими данными, а также защищает и то, и другое от внешнего вмешательства или неправильного использования. В ООП код и данные могут быть объединены вместе (в так называемый «черный ящик») при создании объекта.
Внутри объекта коды и данные могут быть закрытыми или открытыми.
Закрытые коды или данные доступны только для других частей того же самого объекта и, соответственно, недоступны для тех частей программы, которые существуют вне объекта.
Открытые коды и данные, напротив, доступны для всех частей программы, в том числе и для других частей того же самого объекта.
Наследование . Новый, или производный класс может быть определен на основе уже имеющегося, или базового класса.
При этом новый класс сохраняет все свойства старого: данные объекта базового класса включаются в данные объекта производного, а методы базового класса могут быть вызваны для объекта производного класса, причем они будут выполняться над данными включенного в него объекта базового класса.
Иначе говоря, новый класс наследует как данные старого класса, так и методы их обработки.
Если объект наследует свои свойства от одного родителя, то говорят об одиночном наследовании . Если объект наследует данные и методы от нескольких базовых классов, то говорят о множественном наследовании .
Пример наследования – определение структуры, отдельный член которой является ранее определенной структурой.
Полиморфизм – это свойство, которое позволяет один и тот же идентификатор (одно и то же имя) использовать для решения двух и более схожих, но технически разных задач.
Целью полиморфизма, применительно к ООП, является использование одного имени для задания действий, общих для ряда классов объектов. Такой полиморфизм основывается на возможности включения в данные объекта также и информации о методах их обработки (в виде указателей на функции).
Будучи доступным в некоторой точке программы, объект , даже при отсутствии полной информации о его типе, всегда может корректно вызвать свойственные ему методы.
Полиморфная функция – это семейство функций с одним и тем же именем, но выполняющие различные действия в зависимости от условий вызова.
Например, нахождение абсолютной величины в языке Си требует трех разных функций с разными именами:
В C++ можно описать полиморфную функцию, которая будет иметь одинаковое имя и разные типы и наборы аргументов.
