Lập trình hướng đối tượng với Java - Lập trình hướng đối tượng

Lập trình hướng đối
tượng
Khái niệm
OOP: Khái niệm 2Nguyễn Việt Hà
Nội dung
„ Lịch sử phát triển của kỹ thuật lập trình
„ Hạn chế của kỹ thuật lập trình truyền 
thống
„ Khái niệm lập trình hướng đối tượng
…Đóng gói / Che dấu thông tin
OOP: Khái niệm 3Nguyễn Việt Hà
Tài liệu tham khảo
„ Thinking in Java, chapter 1, 2
„ Java how to program, chapter 8
OOP: Khái niệm 4Nguyễn Việt Hà
Mục tiêu của kỹ sư phần mềm
„ Tạo ra sản phẩm tốt một cách có hiệu quả
„ Nắm bắt được công nghệ
„ Kiếm được nhiều tiền hơn nữa!
OOP: Khái niệm 5Nguyễn Việt Hà
Phần mềm ngày càng lớn
„ Một số hệ Unix chứa khoảng 4M dòng 
lệnh
„ MS Windows chứa hàng chục triệu dòng 
lệnh
„ Người dùng ngày càng đòi hỏi nhiều chức 
năng, đặc biệt là chức năng thông minh
„ Phần mềm luôn cần được sửa đổi
OOP: Khái niệm 6Nguyễn Việt Hà
Vì vậy
„ Cần kiểm soát chi phí
…Chi phí phát triển
…Chi phí bảo trì
„ Giải pháp chính là sử dụng lại
…Giảm chi phí và thời gian phát triển
…Nâng cao chất lượng
OOP: Khái niệm 7Nguyễn Việt Hà
Để sử dụng lại (mã nguồn)
„ Cần dễ hiểu
„ Được coi là chính xác
„ Có giao diện rõ ràng
„ Không yêu cầu thay đổi khi sử dụng trong 
chương trình mới
OOP: Khái niệm 8Nguyễn Việt Hà
Các phương pháp lập trình
„ Lập trình không có cấu trúc
„ Lập trình có cấu trúc (lập trình thủ tục)
„ Lập trình chức năng
„ Lập trình logic
„ Lập trình hướng đối tượng
OOP: Khái niệm 9Nguyễn Việt Hà
Lập trình không có cấu trúc
(non-structured programming)
„ Là phương pháp xuất hiện đầu tiên
… các ngôn ngữ như Assembly, Basic
… sử dụng các biến tổng thể
… lạm dụng lệnh GOTO
„ Các nhược điểm 
… khó hiểu, khó bảo trì, hầu như không thể sử dụng lại
… chất lượng kém
… chi phí cao
… không thể phát triển các ứng dụng lớn 
OOP: Khái niệm 10Nguyễn Việt Hà
Ví dụ
10 k =1
20 gosub 100
30 if y > 120 goto 60
40 k = k+1
50 goto 20
60 print k, y
70 stop
100 y = 3*k*k + 7*k-3
110 return
OOP: Khái niệm 11Nguyễn Việt Hà
Lập trình có cấu trúc/lập trình thủ tục
(structured/procedural programming)
„ sử dụng các lệnh có cấu trúc: for, do 
while, if then else...
„ các ngôn ngữ: Pascal, C, ...
„ chương trình là tập các hàm/thủ tục
„ Ưu điểm
…chương trình được cục bộ hóa, do đó dễ hiểu, 
dễ bảo trì hơn
…dễ dàng tạo ra các thư viện phần mềm
OOP: Khái niệm 12Nguyễn Việt Hà
Ví dụ
struct Date {
int year, mon, day;
};
...
print_date(Date d) {
printf(”%d / %d / %d\n”, d.day, 
d.mon, d.year);
}
OOP: Khái niệm 13Nguyễn Việt Hà
Lập trình có cấu trúc/lập trình thủ tục
„ Nhược điểm
… dữ liệu và mã xử lý là tách rời
… người lập trình phải biết cấu trúc dữ liệu (vấn đề này 
một thời gian dài được coi là hiển nhiên)
… khi thay đổi cấu trúc dữ liệu thì mã xử lý (thuật toán) 
phải thay đổi theo
… khó đảm bảo tính đúng đắn của dữ liệu
… không tự động khởi tạo hay giải phóng dữ liệu động
OOP: Khái niệm 14Nguyễn Việt Hà
Tại sao phải thay đổi cấu trúc dữ liệu? 
„ Cấu trúc dữ liệu là mô hình của bài toán cần giải 
quyết
… Do thiếu kiến thức về bài toán, về miền ứng dụng..., 
không phải lúc nào cũng tạo được cấu trúc dữ liệu 
hoàn thiện ngay từ đầu. 
… Tạo ra một cấu trúc dữ liệu hợp lý luôn là vấn đề đau 
đầu của người lập trình.
„ Bản thân bài toán cũng không bất biến
… Cần phải thay đổi cấu trúc dữ liệu để phù hợp với các 
yêu cầu thay đổi. 
OOP: Khái niệm 15Nguyễn Việt Hà
Các vấn đề
„ Thay đổi cấu trúc
… dẫn đến việc sửa lại mã chương trình (thuật toán) 
tương ứng và làm chi phí phát triển tăng cao.
… không tái sử dụng được các mã xử lý ứng với cấu trúc 
dữ liệu cũ.
„ Đảm bảo tính đúng đắn của dữ liệu 
…một trong những nguyên nhân chính gây ra lỗi phần 
mềm là gán các dữ liệu không hợp lệ
… cần phải kiểm tra tính đúng đắn của dữ liệu mỗi khi 
thay đổi giá trị
OOP: Khái niệm 16Nguyễn Việt Hà
Ví dụ: MyDate
MyDate.java:
class MyDate {
public int year, month, day;
}
MyCalendar.java:
MyDate d = new MyDate();
d.day = 32; // invalid day
d.day = 31; d.month = 2; // how to check
d.day = d.day + 1; // 
OOP: Khái niệm 17Nguyễn Việt Hà
Ví dụ: MyDate (2)
Thay đổi cấu trúc dữ liệu:
MyDate.java:
class MyDate {
public short year;
public short mon_n_day;
}
OOP: Khái niệm 18Nguyễn Việt Hà
Giải pháp
„ Che dấu dữ liệu (che dấu cấu trúc)
„ Truy cập dữ liệu thông qua giao diện xác định
class MyDate {
private int year, mon, day;
public int getDay() {...}
public boolean setDay(int) {...}
...
}
OOP: Khái niệm 19Nguyễn Việt Hà
Sử dụng giao diện
MyCalendar.java:
MyDate d = new MyDate();
...
d.day = 32; // compile error
d.setDay(31);
d.setMonth(2); // should return False
OOP: Khái niệm 20Nguyễn Việt Hà
Đóng gói/che dấu thông tin
„ Đóng gói dữ liệu và các thao tác tác động
lên dữ liệu thành một thể thống nhất (lớp 
đối tượng) thuận tiện cho sử dụng lại
„ Che dấu thông tin
… thao tác với dữ liệu thông qua các giao diện
xác định
…che dấu người lập trình khách (client 
programmer) cái có khả năng thay đổi (tách 
cái bất biến ra khỏi cái khả biến)
OOP: Khái niệm 21Nguyễn Việt Hà
Lớp và đối tượng
„ Lớp đối tượng (class) là khuôn mẫu để 
sinh ra đối tượng
„ Đối tượng là thể hiện (instance) của một 
lớp. Đối tượng có
…định danh
… thuộc tính (dữ liệu)
…hành vi (phương thức)
OOP: Khái niệm 22Nguyễn Việt Hà
Hệ thống hướng đối tượng
„ Bao gồm một tập các đối tượng
…mỗi đối tượng chịu trách nhiệm một công việc
„ Các đối tượng tương tác thông qua trao 
đổi thông điệp (message)
„ Các đối tượng có thể tồn tại phân tán/có
thể hoạt động song song
OOP: Khái niệm 23Nguyễn Việt Hà
Mô hình hóa đối tượng
+ getDay()
+ setDay(int)
+ getMonth()
+ setMonth(int)
+ getYear()
+ setYear(int)
- validDate(int, int, int)
-year
-month
-day
MyDate
OOP: Khái niệm 24Nguyễn Việt Hà
Lịch sử ngôn ngữ lập trình
FORTRAN I
FORTRAN II
ALGOL 60
LISP
ALGOL 58
CPL
COBOL
COMTRAN
FLOW-MATIC
PROLOG
ADA
PASCAL
SIMULA 67
SIMULA I
PL/1
BASIC
FORTRAN IV
B
BCPL
ALGOL 68
SMALLTALK 80
EIFFEL
C++
C
BETA
JAVA
1957
1960
1965
1970
1975
1980
1985
1990
1995
MODULA 2
MODULA 3OBERON
C# 2000
OOP: Khái niệm 25Nguyễn Việt Hà
Lập trình hướng đối tượng làm tăng
„ năng suất lập trình (năng suất phát triển)
„ chất lượng phần mềm
„ tính hiểu được của phần mềm
„ vòng đời của phần mềm 
OOP: Khái niệm 26Nguyễn Việt Hà
OOP và OOL
„ Có thể thể hiện phần nào tư tưởng đóng 
gói/che dấu thông tin trên ngôn ngữ thủ
tục
…không triệt để, khó kiểm soát
„ Ngôn ngữ hướng đối tượng cung cấp khả 
năng kiểm soát truy cập; ngoài ra
…kế thừa
…đa hình