Các khái niệm về lập trình hướng đối tượng trong Java kèm ví dụ

Định nghĩa các khái niệm lập trình hướng đối tượng trong Java

Vì vậy, chúng ta có thể định nghĩa lập trình hướng đối tượng OOP như sau:

“Lập trình hướng đối tượng là cách tiếp cận mô-đun hóa chương trình bằng cách tạo một vùng bộ nhớ được phân vùng cho cả chức năng và dữ liệu có thể được sử dụng làm mẫu để tạo bản sao của các mô-đun đó theo yêu cầu.”

Mô hình lập trình hướng đối tượng

Mục tiêu chính của phương pháp lập trình hướng đối tượng là loại bỏ một số lỗi có thể gặp trong phương pháp tiếp cận thủ tục (procedure). OOP coi các dữ liệu như  một phần tử trong chương trình, không cho phép nó tự do chạy xung quanh hệ thống. Nó ràng buộc dữ liệu chặt chẽ với các chức năng hoạt động trên đó và bảo vệ dữ liệu khỏi sự sửa đổi không chủ ý bởi các chức năng hiện có khác. 

OOPS cho phép phân tách một vấn đề thành một số thực thể được gọi là Đối tượng(Object) và sau đó xây dựng dữ liệu và chức năng từ các thực thể này. Sự kết hợp của dữ liệu tạo nên một đối tượng. 

Theo mô hình trên, ta có thể hiểu đối tượng sẽ là tổng hòa của phương pháp + dữ liệu

Dữ liệu của một đối tượng được truy cập bởi các phương thức liên kết với đối tượng đó. Tuy nhiên, các phương thức của một đối tượng có thể truy cập các phương thức của các đối tượng khác. 

Các tính năng của lập trình hướng đối tượng trong Java

Một số tính năng của lập trình hướng đối tượng trong java là: 

• Nhấn mạnh vào dữ liệu hơn là các thủ tục
• Các chương trình được chia thành các đối tượng
• Cấu trúc dữ liệu được thiết kế để mô tả các đối tượng.
• Các phương thức hoạt động trên dữ liệu của một đối tượng được gắn với nhau trong cấu trúc dữ liệu. 
• Dữ liệu bị ẩn và các chức năng bên ngoài không thể truy cập. 
• Các đối tượng giao tiếp với nhau thông qua các phương thức
• Có thể dễ dàng thêm các phương pháp và dữ liệu mới bất cứ khi nào cần thiết
• Thực hiện theo cách tiếp cận từ dưới lên trong thiết kế chương trình

Danh sách đối tượng trong Java cùng ví dụ

Trong lập trình hướng đối tượng Java có một số khái niệm cụ thể sẽ được chỉ rõ và phân tích dưới đây:

Đối tượng và lớp trong Java

*, Về đối tượng trong Java

Đối tượng là các thực thể khi thực hiện trong hệ thống hướng đối tượng. Một đối tượng có thể đại diện cho một người, một tài khoản ngân hàng, một địa điểm, một bảng dữ liệu. Nó cũng có thể đại diện cho các kiểu dữ liệu do người dùng xác định như danh sách và vectơ. Bất kỳ vấn đề lập trình nào cũng được phân tích dựa trên các đối tượng và cách chúng giao tiếp với nhau. 

Các đối tượng tương tác với nhau bằng cách gửi thông điệp cho nhau khi một chương trình được thực thi. Ví dụ: 'khách hàng' và 'tài khoản' là hai đối tượng có thể gửi tin nhắn đến đối tượng tài khoản yêu cầu số dư. Mỗi đối tượng chứa mã và dữ liệu để thao tác với dữ liệu. Các đối tượng thậm chí có thể tương tác mà không cần biết chi tiết về mã hoặc dữ liệu của nhau. 

>>> Đọc thêm:  Tạo chương trình Java đầu tiên sử dụng IDE Eclipse

*, Về lớp trong Java

Toàn bộ tập hợp mã và dữ liệu của một đối tượng có thể được tạo kiểu dữ liệu do người dùng định nghĩa bằng cách sử dụng khái niệm lớp. Một lớp là một 'kiểu dữ liệu' và một đối tượng là một 'biến' của kiểu đó. Bất kỳ số lượng đối tượng nào cũng có thể được tạo sau khi một lớp được tạo.

Tập hợp các đối tượng của các kiểu tương tự được gọi là một lớp. Ví dụ, táo, cam và xoài là các đối tượng của lớp Quả. Các lớp hoạt động giống như các kiểu dữ liệu dựng sẵn của một ngôn ngữ lập trình nhưng là kiểu dữ liệu do người dùng định nghĩa. 

Ví dụ thực thi của một đối tượng 

Tính trừu tượng và tính đóng gói dữ liệu trong Java

Việc gói dữ liệu và phương thức thành một đơn vị duy nhất được gọi là encapsulation. Dữ liệu chỉ có thể truy cập được đối với những phương thức được bao bọc trong lớp chứ không phải bên ngoài. Việc cách ly dữ liệu này khỏi sự truy cập trực tiếp của chương trình được gọi là ẩn dữ liệu. 

Tính năng đóng gói của đối tượng làm cho các đối tượng có thể được coi như 'hộp đen' thực hiện một nhiệm vụ cụ thể mà không cần quan tâm đến việc thực hiện bên trong. 

Đóng gói- Đối tượng dưới dạng “hộp đen”

Trừu tượng hóa là hành động làm giảm độ phức tạp của lập trình bằng cách thể hiện các tính năng thiết yếu mà không bao gồm các giải thích hoặc chi tiết cơ bản. Lớp là khái niệm trừu tượng và được định nghĩa là danh sách các thuộc tính trừu tượng như kích thước, trọng lượng, chi phí và các phương thức hoạt động trên các thuộc tính này. Các lớp bao bọc hoặc đóng gói tất cả các thuộc tính thiết yếu của các đối tượng sẽ được tạo. 

Tính kế thừa trong Java

Kế thừa là quá trình mà các đối tượng của một lớp có được một số thuộc tính của các đối tượng của lớp khác. Kế thừa hỗ trợ khái niệm phân loại thứ bậc. Ví dụ, một con chim Robin là một phần của lớp, không phải là động vật có vú, lại là một phần của lớp Động vật. Nguyên tắc đằng sau sự phân chia này là mỗi lớp con chia sẻ các đặc điểm chung của lớp từ lớp cha của nó. 

Thuộc tính của Thừa kế 

Trong OOP, ý tưởng kế thừa cung cấp khái niệm khả năng tái sử dụng. Nó có nghĩa là chúng ta có thể thêm các tính năng bổ sung vào lớp cha mà không cần sửa đổi; điều này có thể thực hiện được bằng cách dẫn xuất một lớp mới từ lớp cha. Lớp mới bao gồm các tính năng kết hợp từ cả hai lớp. Trong Java, lớp dẫn xuất còn được gọi là lớp con. 

Các loại thừa kế 

• Đơn
• Đa
• Đa cấp
• Lai

>>> Đọc thêm: Đây là mẹo giúp bạn thành thạo lập trình Java - Khám phá ngay

Tính đa hình 

Đa hình là một khái niệm OOP quan trọng; nó có nghĩa là khả năng có nhiều hình thức. Ví dụ, một hoạt động thể hiện các hành vi khác nhau trong các tình huống khác nhau. Hành vi phụ thuộc vào loại dữ liệu được sử dụng trong hoạt động. Ví dụ, trong phép toán cộng, phép toán tạo ra một tổng cho hai số. Nếu toán hạng là chuỗi, thì chuỗi thứ ba được tạo ra bởi phép toán bằng cách nối. 

Hình dưới đây chứng minh rằng một tên hàm duy nhất có thể được sử dụng để xử lý các số khác nhau và các loại đối số khác nhau. 

Trong tính đa hình, các đối tượng có cấu trúc bên trong khác nhau có thể chia sẻ cùng một giao diện bên ngoài; nó có nghĩa là một lớp hoạt động có thể được truy cập theo cùng một cách mặc dù các hành động với mỗi hoạt động có thể khác nhau. Thừa kế sử dụng rộng rãi khái niệm đa hình. 

Đa hình có thể đạt được theo hai cách:

• Overloading 

• Overriding

Lợi ích của lập trình hướng đối tượng trong Java

• Kế thừa loại bỏ mã thừa và cho phép tái sử dụng. 
• Vì thông điệp truyền cho phép giao tiếp với các đối tượng, điều này trình bày mã viết từ đầu mọi lúc. Do đó, tiết kiệm thời gian phát triển và năng suất cao hơn. 
• Các phân vùng hoạt động trong một dự án dựa trên các lớp và đối tượng.
• Dễ dàng nâng cấp hệ thống.

Các ứng dụng của lập trình hướng đối tượng trong Java

• Hệ thống thời gian thực
• Mô phỏng và mô hình hóa 
• Cơ sở dữ liệu hướng đối tượng
• Siêu văn bản và Siêu phương tiện
• Hệ thống AI và chuyên gia
• Mạng nơron và lập trình song song 
• Hệ thống tự động hóa

Tóm lược 

Java là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng mạnh mẽ và có thể mở rộng dựa trên khái niệm về các đối tượng và lớp. Nó cung cấp các tính năng như kế thừa, trừu tượng, đóng gói và đa hình để phát triển một mã hiệu quả và đáng tin cậy. Trên đây là một số thông tin về lập trình hướng đối tượng trong Java. Tìm hiểu thêm về khóa học lập trình Java và các ngôn ngữ lập trình khác qua các khóa học lập trình tại T3H.