Lập Trình Hướng Đối Tượng: Khái Niệm Và Các Nguyên Lý Cơ Bản Cần Nắm Về OOP

Lập trình hướng đối tượng (OOP) là một trong những kỹ thuật lập trình rất phổ biến hiện nay. Hầu hết các ngôn ngữ như PHP, Java, Python,… đều hỗ trợ cho OOP. Vậy hiểu chính xác lập trình hướng đối tượng là gì? Nguyên lý hoạt động của lập trình hướng đối tượng như thế nào? Cùng JobsGO tìm hiểu chi tiết qua bài viết dưới đây bạn nhé.

1. Lập Trình Hướng Đối Tượng Là Gì?

Lập trình hướng đối tượng (Object-Oriented Programming – OOP) là một dạng kỹ thuật lập trình cho phép IT tạo ra các đối tượng trong quá trình code và trừu tượng hóa các đối tượng để máy hiểu được. Ý tưởng cơ bản của OOP là đóng gói dữ liệu và phương thức xử lý dữ liệu đó thành các đối tượng. Mỗi đối tượng là một thể hiện của một lớp (class), chứa dữ liệu (thuộc tính) và các phương thức (hàm) để tương tác với dữ liệu đó.

OOP tập trung vào bốn khái niệm chính: Trừu tượng (Abstraction), đóng gói (Encapsulation), kế thừa (Inheritance) và đa hình (Polymorphism).

• Trừu tượng cho phép lập trình viên tập trung vào những khía cạnh quan trọng của đối tượng và ẩn đi những chi tiết không cần thiết.
• Đóng gói là quá trình ràng buộc dữ liệu và các phương thức xử lý dữ liệu đó lại với nhau trong một đối tượng.
• Kế thừa cho phép một lớp con kế thừa các thuộc tính và phương thức từ lớp cha, giúp tái sử dụng mã nguồn và mở rộng chức năng.
• Đa hình cho phép các đối tượng khác nhau phản ứng khác nhau với cùng một thông điệp, tạo ra tính linh hoạt trong thiết kế phần mềm.

Lập trình hướng đối tượng khuyến khích việc tái sử dụng mã, dễ bảo trì và mở rộng hơn so với lập trình thủ tục truyền thống. Nó đã trở thành một phương pháp lập trình phổ biến trong nhiều ngôn ngữ lập trình hiện đại như Java, C++, Python, Ruby,…

2. Các Thành Phần Trong Lập Trình Hướng Đối Tượng

Lập trình hướng đối tượng bao gồm hai thành phần chính: đối tượng và lớp.

2.1 Đối Tượng OOP

Đối tượng là một thực thể trong thế giới thực hoặc một khái niệm trừu tượng, có các thuộc tính và hành vi. Trong OOP, đối tượng là một thực thể có thể nhận tin nhắn, xử lý dữ liệu và gửi tin nhắn đến các đối tượng khác.

Ví dụ: Trong một ứng dụng quản lý sinh viên, các đối tượng có thể là “Sinh viên”, “Giáo viên”, “Lớp học”,… Một đối tượng “Sinh viên” có thể có các thuộc tính như tên, tuổi, mã số sinh viên và các hành vi như đăng ký lớp, nộp bài tập, thi cử.

2.2 Lớp OOP

Lớp là một bản thiết kế hoặc khuôn mẫu cho đối tượng. Nó định nghĩa các thuộc tính (dữ liệu) và phương thức (hành vi) của đối tượng. Khi lớp được khởi tạo, nó tạo ra một đối tượng cụ thể.

Quá trình tạo ra các lớp là một sự trừu tượng hóa, giúp biểu diễn các khái niệm, đối tượng, thực thể trong thế giới thực dưới dạng các mô hình lập trình để máy tính có thể hiểu và xử lý. Mỗi lớp được thiết kế để đóng gói các dữ liệu và hành vi liên quan đến một chủ đề nhất định, giúp tổ chức mã nguồn một cách có hệ thống và dễ quản lý.

Trong một lớp, các thuộc tính mô tả các đặc tính hoặc trạng thái của đối tượng, trong khi các phương thức xác định các hành vi hoặc thao tác có thể thực hiện trên dữ liệu đó. Các thuộc tính và phương thức này được định nghĩa với các kiểu dữ liệu cụ thể, tuân theo các quy tắc và nguyên tắc của ngôn ngữ lập trình được sử dụng.

Một lớp đối tượng có thể chứa đựng nhiều đối tượng (instances) khác nhau, nhưng tất cả đều có cùng cấu trúc và hành vi được định nghĩa bởi lớp đó. Các đối tượng này có thể có giá trị khác nhau cho các thuộc tính của chúng, nhưng chúng chia sẻ cùng một tập hợp các phương thức để xử lý dữ liệu.

Việc sử dụng các lớp và đối tượng trong lập trình hướng đối tượng giúp tạo ra các ứng dụng phần mềm dễ bảo trì, mô-đun hóa và tái sử dụng mã nguồn. Nó cũng khuyến khích việc áp dụng các nguyên tắc như trừu tượng hóa, đóng gói, kế thừa và đa hình, giúp thiết kế phần mềm trở nên linh hoạt, mở rộng và dễ dàng quản lý hơn.

Phân biệt sự khác nhau giữa đối tượng và lớp

Giữa đối tượng và lớp có những điểm khác biệt mà bạn cần nắm rõ đó là:

• Lớp được xem như khuôn mẫu, nó mang những đặc tính chung. Ví dụ như loài chó có những đặc điểm là 4 chân, 2 mắt, có đuôi, chiều cao, màu lông,…
• Đối tượng là một thực thể thể hiện dựa trên khuôn mẫu. Ví dụ giống chó Phú Quốc bạn đang nuôi trong nhà cũng mang những đặc tính của lớp chó.

Xem thêm: Ngành CNTT gồm những chuyên ngành nào?

3. 4 Nguyên Lý Cơ Bản Của Lập Trình Hướng Đối Tượng

Giáo trình lập trình hướng đối tượng có đề cập đến 4 nguyên lý cơ bản như sau:

3.1 Tính Đóng Gói – Encapsulation

Tính đóng gói là quá trình đóng gói dữ liệu (thuộc tính) và các phương thức xử lý dữ liệu đó trong cùng một đơn vị (lớp). Điều này giúp che giấu các chi tiết triển khai bên trong lớp và chỉ cho phép truy cập thông qua các phương thức công khai được định nghĩa trong lớp.

Tính đóng gói đảm bảo tính ràng buộc dữ liệu và ngăn ngừa việc truy cập trực tiếp vào dữ liệu từ bên ngoài lớp, giúp tăng cường tính bảo mật, an toàn và dễ bảo trì mã nguồn.

3.2 Tính Kế Thừa – Inheritance

Tính kế thừa là quá trình cho phép một lớp con (subclass) kế thừa các thuộc tính và phương thức từ một lớp cha (superclass). Lớp con sẽ kế thừa tất cả các đặc điểm của lớp cha và có thể thêm các đặc điểm mới hoặc ghi đè (override) một số đặc điểm của lớp cha.

Tính kế thừa giúp tái sử dụng mã nguồn hiệu quả, tránh việc lặp lại mã và thúc đẩy khả năng mở rộng của phần mềm. Nó cũng hỗ trợ trong việc thiết lập các mối quan hệ giữa các lớp và xây dựng cấu trúc phân cấp của phần mềm.

3.3 Tính Đa Hình – Polymorphism

Tính đa hình là khả năng của các đối tượng thuộc các lớp khác nhau có thể phản ứng khác nhau với cùng một thao tác hoặc tin nhắn. Điều này có nghĩa là một phương thức có thể có nhiều hình thức khác nhau tùy thuộc vào lớp của đối tượng được gọi.

Tính đa hình được thể hiện thông qua hai cơ chế chính: Đa hình thời gian biên dịch (overloading) và đa hình thời gian chạy (overriding). Tính đa hình tạo ra tính linh hoạt và mở rộng trong thiết kế phần mềm, giúp mã nguồn trở nên dễ đọc, dễ bảo trì và dễ dàng mở rộng hơn.

3.4 Tính Trừu Tượng – Abstraction

Tính trừu tượng là quá trình ẩn đi các chi tiết triển khai không cần thiết và chỉ hiển thị các tính năng cần thiết cho người dùng. Nó tập trung vào việc trình bày một cái nhìn tổng quan về đối tượng hoặc lớp mà không cần quan tâm đến các chi tiết bên trong. Tính trừu tượng giúp đơn giản hóa việc sử dụng và hiểu về phần mềm, tăng cường khả năng bảo trì và mở rộng. Nó cũng hỗ trợ trong việc che giấu các chi tiết phức tạp và tập trung vào các khía cạnh quan trọng của hệ thống.

Các nguyên lý này làm nên nền tảng của lập trình hướng đối tượng và giúp xây dựng các ứng dụng phần mềm dễ bảo trì, mô-đun hóa và tái sử dụng mã nguồn. Chúng cũng khuyến khích việc áp dụng các nguyên tắc thiết kế phần mềm tốt, giúp tăng cường khả năng mở rộng, linh hoạt và tính bảo mật của hệ thống phần mềm.

4. Lập Trình Hướng Đối Tượng Có Ưu Điểm Gì?

Lập trình hướng đối tượng có nhiều ưu điểm quan trọng so với lập trình thủ tục truyền thống. Dưới đây là một số ưu điểm chính của OOP:

• Tái sử dụng mã nguồn: OOP khuyến khích tái sử dụng mã nguồn thông qua cơ chế kế thừa. Khi một lớp mới được tạo ra, nó có thể kế thừa các thuộc tính và phương thức từ lớp cha, từ đó tránh việc viết lại mã nguồn và tiết kiệm thời gian phát triển.
• Dễ bảo trì: Mã nguồn trong OOP được tổ chức thành các lớp riêng biệt, mỗi lớp chịu trách nhiệm cho một chức năng cụ thể. Điều này giúp dễ dàng định vị và sửa lỗi, cũng như bảo trì và nâng cấp mã nguồn.
• Đóng gói: Các thuộc tính và phương thức của một đối tượng được đóng gói trong cùng một lớp, giúp che giấu các chi tiết triển khai bên trong và chỉ hiển thị các phương thức công khai cần thiết. Điều này tăng cường tính bảo mật và ngăn ngừa truy cập trực tiếp vào dữ liệu.
• Trừu tượng hóa: OOP cho phép tạo ra các mô hình trừu tượng của các đối tượng trong thế giới thực, tập trung vào các khía cạnh quan trọng và ẩn đi các chi tiết không cần thiết. Điều này giúp đơn giản hóa việc thiết kế và phát triển phần mềm.
• Đa hình: Khả năng đa hình trong OOP cho phép các đối tượng thuộc các lớp khác nhau phản ứng khác nhau với cùng một thông điệp hoặc phương thức. Điều này tạo ra tính linh hoạt và mở rộng trong thiết kế phần mềm.
• Mô hình hóa dữ liệu thực tế: OOP cung cấp một cách tiếp cận tự nhiên để mô hình hóa các đối tượng và khái niệm trong thế giới thực, giúp phần mềm dễ hiểu và gần gũi hơn với cách con người nghĩ và tương tác.
• Chia nhỏ vấn đề phức tạp: OOP cho phép chia nhỏ các vấn đề phức tạp thành các đối tượng và lớp đơn giản hơn, giúp giải quyết vấn đề hiệu quả hơn và dễ dàng quản lý các thành phần của hệ thống.
• Khả năng mở rộng và linh hoạt: Nhờ có cơ chế kế thừa và đa hình, OOP tạo điều kiện thuận lợi cho việc mở rộng, nâng cấp phần mềm trong tương lai mà không cần thay đổi quá nhiều mã nguồn hiện có.

5. Hạn Chế Của Lập Trình Hướng Đối Tượng

Mặc dù lập trình hướng đối tượng có nhiều ưu điểm, nhưng nó cũng có một số hạn chế nhất định:

• Cấu trúc phức tạp: OOP có thể trở nên phức tạp khi có quá nhiều lớp, kế thừa phức tạp và mối quan hệ giữa các lớp. Điều này làm tăng độ phức tạp của mã nguồn và khó hiểu, đặc biệt đối với những người mới bắt đầu.
• Khó khăn trong thiết kế: Thiết kế một hệ thống OOP tốt là một thách thức, đòi hỏi kinh nghiệm và kỹ năng thiết kế cao. Việc xác định các lớp, cấu trúc kế thừa và mối quan hệ giữa chúng không phải lúc nào cũng dễ dàng.
• Sự trừu tượng quá mức: Trong một số trường hợp, sự trừu tượng có thể trở nên quá mức, làm tăng độ phức tạp của mã nguồn và khó hiểu về cách hoạt động của hệ thống.
• Vấn đề hiệu suất: OOP có thể gây ra sự chậm trễ trong hiệu suất so với lập trình thủ tục truyền thống, do sự phức tạp trong cấu trúc dữ liệu và các tính năng như kế thừa, đa hình.
• Khó khăn trong gỡ lỗi: Gỡ lỗi trong một hệ thống OOP có thể trở nên phức tạp hơn, đặc biệt khi có nhiều lớp, kế thừa và đa hình.
• Vấn đề về bộ nhớ: Trong một số trường hợp, các đối tượng có thể chiếm nhiều bộ nhớ hơn so với cấu trúc dữ liệu truyền thống, do cần lưu trữ thông tin về lớp và phương thức.
• Khó khăn trong xử lý song song: OOP không phải là giải pháp tốt nhất cho các ứng dụng cần xử lý song song nhiều luồng, do sự phức tạp trong việc đồng bộ hóa trạng thái của các đối tượng.
• Không phù hợp cho mọi loại ứng dụng: OOP không phải là giải pháp tối ưu cho mọi loại ứng dụng, đặc biệt là những ứng dụng đơn giản hoặc có yêu cầu hiệu suất cao. Trong một số trường hợp, lập trình thủ tục truyền thống có thể là lựa chọn tốt hơn.

Xem thêm: Thuật toán là gì?

6. Lập Trình Hàm Và Lập Trình Hướng Đối Tượng Khác Nhau Như Thế Nào?

Một số bạn mới vào nghề còn nhầm lẫn giữa lập trình hàm và lập trình hướng đối tượng. Tuy nhiên, đây lại là 2 kỹ thuật hoàn toàn khác nhau.

7. Các Ngôn Ngữ Lập Trình Oop Bạn Có Thể Dùng

OOP được hỗ trợ bởi nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau, cho phép lập trình viên lựa chọn ngôn ngữ phù hợp nhất với nhu cầu, lĩnh vực và sở thích của mình. Dưới đây là phân tích một số ngôn ngữ lập trình OOP phổ biến:

7.1 Lập Trình Java

Java là một trong những ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng phổ biến nhất hiện nay. Nó được thiết kế để đơn giản, bảo mật và khả chuyển, có thể chạy trên nhiều nền tảng khác nhau. Java được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng doanh nghiệp, phát triển ứng dụng web, ứng dụng di động và nhiều lĩnh vực khác. Ngôn ngữ này cung cấp hỗ trợ đầy đủ cho OOP với các khái niệm như lớp, đối tượng, kế thừa, đa hình và trừu tượng.

7.2 Lập Trình C++

C++ là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng mạnh mẽ và hiệu quả cao, được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực phát triển phần mềm hệ thống, trò chơi, ứng dụng đồ họa và các ứng dụng yêu cầu hiệu suất cao. C++ kế thừa tính năng lập trình thủ tục từ C và thêm vào khả năng lập trình hướng đối tượng, cung cấp các tính năng như lớp, đối tượng, kế thừa, đa hình và trừu tượng. Tuy nhiên, C++ cũng có độ phức tạp cao hơn so với một số ngôn ngữ khác.

7.3 Lập Trình Python

Python là gì? Python là một ngôn ngữ lập trình đa năng, dễ học và dễ đọc. Mặc dù không phải là một ngôn ngữ hướng đối tượng thuần túy, nhưng Python hỗ trợ lập trình hướng đối tượng với các khái niệm như lớp, đối tượng, kế thừa và đa hình. Python được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như phát triển web, khoa học dữ liệu, trí tuệ nhân tạo, tự động hóa,…

7.4 Lập Trình PHP

Lập trình PHP là gì? PHP là một ngôn ngữ lập trình đa mục đích, nguồn mở và được sử dụng rất phổ biến trong phát triển ứng dụng web. Mặc dù ban đầu không được thiết kế cho lập trình hướng đối tượng, nhưng PHP đã hỗ trợ OOP từ phiên bản 5 trở đi, cung cấp các khái niệm như lớp, đối tượng, kế thừa, đa hình và trừu tượng. PHP là lựa chọn phổ biến cho các dự án web nhỏ và vừa, cũng như các hệ thống quản lý nội dung (CMS) như WordPress.

7.5 Lập Trình Javascript

JavaScript ban đầu được thiết kế để thêm tính năng động vào các trang web, nhưng ngày nay nó cũng được sử dụng rộng rãi trong lập trình ứng dụng máy chủ (Node.js) và ứng dụng di động. JavaScript hỗ trợ lập trình hướng đối tượng dựa trên nguyên lý nguyên mẫu (prototype-based), với các khái niệm như đối tượng, kế thừa nguyên mẫu và đa hình. Mặc dù không có khái niệm lớp truyền thống, nhưng api javascript vẫn cung cấp các tính năng OOP thông qua cú pháp ES6 mới hơn, bao gồm lớp, kế thừa và các tính năng khác.

Như vậy, bài viết này giúp bạn có những thông tin cực bổ ích về lập trình hướng đối tượng. Bạn muốn có những công việc lập trình với thu nhập hấp dẫn? Truy cập ngay vào Jobsgo.vn để tìm việc làm lập trình viên nhé.

Câu hỏi thường gặp

1. Đa Hình Thời Gian Biên Dịch Và Đa Hình Thời Gian Chạy Khác Nhau Như Thế Nào?

Đa hình thời gian biên dịch (overloading) xảy ra khi có nhiều phương thức cùng tên nhưng khác tham số trong cùng một lớp. Đa hình thời gian chạy (overriding) xảy ra khi một lớp con ghi đè lại phương thức của lớp cha, tạo ra hành vi mới cho phương thức đó trong lớp con.

2. Thuật Ngữ "This" Trong OOP Có Ý Nghĩa Gì?

Trong OOP, từ khóa "this" được sử dụng để tham chiếu đến đối tượng hiện tại. Nó thường được sử dụng để truy cập và sửa đổi các thuộc tính của đối tượng hoặc để gọi các phương thức của chính đối tượng đó.

(Theo JobsGO - Nền tảng tìm việc làm, tuyển dụng, tạo CV xin việc)

Chia sẻ bài viết này trên: