Всем Кибер привет! Знаете что такое объектно-ориентированное программирование? А вот сейчас узнаем, погнали!
Сначала разберем основные определения.
Объектно-ориентированное программирование – это методология программирования, основанная на представлении программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является экземпляром определенного класса, а классы образуют иерархию наследования.
Объект – это нечто, имеющее четко определенные границы. Однако, этого недостаточно, чтобы отделить один объект от другого или дать оценку качества абстракции. Объект обладает состоянием, поведением и идентичностью; структура и поведение схожих объектов определяет общий для них класс; термины «экземпляр класса» и «объект» взаимозаменяемы.
Класс – это множество объектов, обладающих общей структурой, поведением и семантикой.
Отдельный объект – это экземпляр класса. Класс представляет лишь абстракцию существенных свойств объекта.
Состояние объекта характеризуется перечнем (обычно статическим) всех свойств данного объекта и текущими (обычно динамическими) значениями каждого из этих свойств.
Например: торговый автомат имеет свойство: способность принимать монеты; этому свойству соответствует динамическое значение – количество принятых монет.
Поведение объекта – это то, как объект действует и реагирует; поведение выражается в терминах состояния объекта и передачи сообщений. Операцией называется определенное воздействие одного объекта на другой с целью вызвать соответствующую реакцию.
Индивидуальность объекта – это такое свойство объекта, которое отличает его от всех других объектов. В большинстве языков программирования при создании объект именуется, поэтому многие путают адресуемость и индивидуальность. Невозможность отличить имя объекта от самого объекта является источником множества ошибок в ООП.
Плюсы и минусы объектно-ориентированного программирования.
Плюсы
· Легко читается.
Не нужно выискивать в коде функции и выяснять, за что они отвечают.
· Быстро пишется.
Можно быстро создать сущности, с которыми должна работать программа.
· Проще реализовать большой функционал.
Так как на написание кода уходит меньше времени, можно гораздо быстрее создать приложение с множеством возможностей.
· Меньше повторений.
Не нужно писать однотипные функции для разных сущностей.
Минусы
· Потребляет больше памяти.
Объекты потребляют больше оперативной памяти, чем примитивные типы данных.
· Снижает производительность.
Многие вещи технически реализованы иначе, поэтому они используют больше ресурсов.
· Сложно начать.
Парадигма ООП сложнее функционального программирования, поэтому на старт уходит больше времени.
Давайте теперь перейдем непосредственно к принципам ООП.
Это основа основ. 4 главные особенности, которые вместе образуют парадигму объектно-ориентированного программирования. Их понимание — ключ к становлению успешного программиста.
Наследование.
Наследование — механизм, который позволяет описать новый класс на основе существующего (родительского). При этом свойства и функциональность родительского класса заимствуются новым классом.
Для чего нужно наследование и какие преимущества оно дает?
Прежде всего — повторное использование кода. Поля и методы, описанные в родительских классах, можно использовать в классах-потомках.
Если у всех типов автомобилей есть 10 общих полей и 5 одинаковых методов, тебе достаточно вынести их в родительский класс Auto. Ты сможешь использовать их в классах-потомках безо всяких проблем. Сплошные плюсы: и количественно (меньше кода), и, как следствие, качественно (классы становятся гораздо проще). При этом механизм наследования очень гибкий, и недостающую в потомках функциональность ты можешь дописать отдельно (какие-то специфические для конкретного класса поля или поведение). В общем, как и в обычной жизни: все мы чем-то похожи на наших родителей, а чем-то отличаемся от них.
Абстракция.
Это очень простой принцип.
Абстракция означает выделение главных, наиболее значимых характеристик предмета и наоборот — отбрасывание второстепенных, незначительных.
Не будем изобретать велосипед и вспомним пример из старой лекции про классы. Скажем, мы создаем картотеку работников компании. Для создания объектов «работник» мы написали класс Employee. Какие характеристики важны для их описания в картотеке компании? ФИО, дата рождения, номер социального страхования, ИНН. Но вряд ли в карточке такого типа нам нужны его рост, цвет глаз и волос. Компании эта информация о сотруднике ни к чему. Поэтому для класса Employee мы зададим переменные String name, int age, int socialInsuranceNumber и int taxNumber, а от лишней для нас информации вроде цвета глаз откажемся, абстрагируемся. А вот если мы создаем картотеку фотомоделей для агентства, ситуация резко меняется. Для описания фотомодели нам как раз очень важны рост, цвет глаз и цвет волос, а номер ИНН не нужен. Поэтому в классе Model мы создаем переменные String height, String hair, String eyes.
Инкапсуляция.
С ним мы уже сталкивались. Инкапсуляция в Java означает ограничение доступа к данным и возможностям их изменения. Как видишь, в его основе лежит слово «капсула». В эту «капсулу» мы прячем какие-то важные для нас данные, которые не хотим, чтобы кто-то менял. Простой пример из жизни.
У тебя есть имя и фамилия. Их знают все твои знакомые. Но у них нет доступа к изменению твоего имени и фамилии. Этот процесс, можно сказать, «инкапсулирован» в паспортном столе: поменять имя фамилию можно только там, и сделать это можешь только ты. Остальные «пользователи» имеют доступ к твоему имени и фамилии «только на чтение».
Еще один пример — деньги в твоей квартире. Оставлять их на виду посреди комнаты — не лучшая идея. Любой «пользователь» (человек, пришедший к тебе домой) сможет изменить число твоих денег, т.е. забрать их. Лучше инкапсулировать их в сейфе. Доступ будет только у тебя и только по специальному коду.
Полиморфизм.
Полиморфизм — это возможность работать с несколькими типами так, будто это один и тот же тип. При этом поведение объектов будет разным в зависимости от типа, к которому они принадлежат.
Причины появления ООП
Почему вообще возникла эта новая концепция программирования — ООП?
У программистов были работающие инструменты: например, процедурные языки. Что же побудило их изобретать что-то принципиально новое? Прежде всего, усложнение задач, которые перед ними стояли. Если 60 лет назад задача программиста выглядела как «вычислить математическое уравнение такое-то», сейчас она может звучать как «реализовать 7 различных концовок для игры S.T.A.L.K.E.R. в зависимости от того, какие решения принимал пользователь в игровых моментах A, B, C , D, E, F и комбинаций этих решений».
Задачи, как видишь, за прошедшие десятилетия явно усложнились. А значит, усложнились и типы данных. Это еще одна причина возникновения ООП. Пример с уравнением легко можно решить с помощью обычных примитивов, никаких объектов тут не надо. А вот задачу с концовками игры сложно будет даже описать, не используя каких-то придуманных тобой же классов. Но при этом описать ее в классах и объектах достаточно легко: нам явно будет нужен класс Игра, класс Сталкер, класс Концовка, класс РешениеИгрока, класс ИгровойМомент и так далее. То есть даже не приступив к решению задачи, мы в голове можем легко представить «наброски» ее решения. Усложнение задач поставило программистов перед необходимостью делить задачу на части. Но в процедурном программировании сделать это было не так просто. И очень часто программа представляла собой «дерево» из кучи веток со всеми возможными вариантами ее работы. В зависимости от каких-то условий, программа выполнялась по той или иной ветке. Для небольших программ такой вариант был удобен, но поделить на части объемную задачу было очень сложно. Эта необходимость стала еще одной причиной возникновения ООП. Эта концепция предоставила программистам возможность делить программу на кучу «модулей»-классов, каждый из которых делает свою часть работы. Все объекты, взаимодействуя между собой, образуют работу нашей программы.
Основы разобрали, мы молодцы. До скорых встреч в сети!