Mô hình lập trình hướng đối tượng OOP ắt hẳn không còn quá xa lạ nếu bạn đã từng tìm hiểu về công nghệ thông tin. đây là một mô hình tập trung xử lý, code giao diện để mang đến giao diện sử dụng dễ dàng hơn. Ở bài viết này, LPTech sẽ chia sẻ đến bạn khái niệm và cẩm nang chi tiết cần biết về mô hình lập trình này.

OOP là gì?

OOP là viết tắt của cụm từ Object Oriented Programming, là một mô hình lập trình hướng đối tượng. OOP sẽ tập trung vào mỗi đối tượng thao tác hơn là tập trung vào tính logic để thao tác. Dựa trên mô hình OOP, lập trình viên sẽ áp dụng để xây dựng hệ thống hoặc thiết kế web sử dụng các ngôn ngữ lập trình như C#, VB.NET, Java...

Hiện nay, OOP được xem là nền tảng của design pattern phổ biến nhất. Mục tiêu chính của mô hình này là tối ưu hóa quản lý source code, tăng khả năng tái sử dụng và quan trọng là thu gọn các thủ tục với các tính chất đã được biết trước. 

Cấu trúc của OOP

Cấu trúc của OOP bao gồm 2 thành phần chính là: Class (lớp) và Object (đối tượng).

Class (lớp)

Class trong cấu trúc OOP chính là các template hoặc cấu trúc dùng để xây dựng nên các đối tượng Object. Class bao gồm tập hợp các Attribute và Methods, có mục đích là định nghĩa đặc tính cho Object.

• Attribute được định nghĩa là thông tin, đặc điểm và các thuộc tính của Object.
• Methods được định nghĩa là các hành vi, phương thức và loạt hành động thường xảy ra ở Object.

Dễ hiểu hơn, bạn có thể hiểu về thành phần này qua ví dụ sau:

Ta có Class là Person (người) với các attribute của một người là: Họ và tên, tuổi tác, nghề nghiệp và methods tương ứng sẽ là các hoạt động thường nhật của một người như: ăn, ngủ, học tập, làm việc.

Object (Đối tượng)

Object là một ví dụ cụ thể cho một Class tương ứng. Do đó, Object khi khởi tạo sẽ bao gồm đầy đủ thông tin cụ thể được Class định nghĩa.

4 tính chất đặc thù của OOP

Về cơ bản, OOP có 4 tính chất đặc thù như sau:

Tính đóng gói (Encapsulation)

Encapsulation trong OOP giống như một chiếc hộp kín. Bạn có thể nhìn thấy hộp và sử dụng các công cụ thông qua những lỗ nhỏ trên hộp, nhưng bạn không thể tùy tiện mở hộp ra và thay đổi trực tiếp các món đồ bên trong.

Chiếc hộp này chính là một lớp (class), và các món đồ bên trong là các thuộc tính (data), còn các công cụ là các phương thức (methods). Khi bạn tạo ra một đối tượng (object) từ lớp này, bạn thực chất đang tạo ra một bản sao của chiếc hộp đó.

Ví dụ về tính đóng gói của OOP:

Ở Class Account gồm 2 attribute cơ bản là name và balance. 2 thông tin này được xem là quan trọng và cần được bảo vệ, do đó chúng sẽ là private attributes. Bên ngoài có thể dùng thông qua các phương thức public gồm:

1. GetName (): trả về giá trị name của Account
2. GetBalance (): trả về giá trị balance của Account
3. Deposit (amount): để nạp tiền vào Account
4. Withdraw(amount): để rút tiền từ Account

Bên ngoài có thể sử dụng các public method trên và cũng không cần biết method bên trọng chạy như thế nào.

Tính trừu tượng (Abstraction)

Abstraction trong mô hình lập trình OOP là kỹ thuật lập trình để đơn giản hóa đi cấu trúc chương trình, nhằm tập trung vào những phần quan trọng nhất. Các thành phần phức tạp sẽ bị ẩn đi (hiding).

Ví dụ về tính trừu tượng:

Ở đây chúng ta có class UIElement để đại diện cho mọi thành phần trong UI (User Interface). Mỗi element trong đây có một phương thức render() riêng để hiển thị.

Lúc này, chúng ta không thể biết được phương thức render được viết như thế nào trong Class UIElement này, vì thế render () được xem là một phương thức trừu tượng.

Tính kế thừa (Inheritance)

Tính chất này trong mô hình OOP là cơ thể để xây dựng các Class mới dựa trên những Class có sẵn. Các Class kế thừa bao gồm toàn bộ attributes và methods từ class cơ sở hay các class cha.
Sử dụng tính chất này giúp tái sử dụng Class sẵn có, giảm thiểu sự trùng lặp trong hệ thống. Tính kế thừa trong OOP gồm có 2 loại chính:

1. Single Inheritance (đơn kế thừa): Có nghĩa là Class chỉ kế thừa từ một parent class duy nhất.
2. Multiple Inheritance (đa kế thừa): có nghĩa là class có thể kế thừa từ nhiều parent class khác nhau.

Hiện nay, đa số ngôn ngữ lập trình chỉ hỗ trợ Single Inheritance.

Tính đa hình (Polymorphism)

Tính chất đa hình cho phép một Object có thể có nhiều hành vi và hình dạng khác biệt. Cụm từ Polymorphism được xuất phát từ 2 chữ ‘poly’ và ‘morph’ trong tiếng Hy Lạp. ‘Poly’ tạm dịch là nhiều và ‘morph’ tạm dịch là hình dạng. Vì thế cụm từ Polymorphism có thể hiểu là ‘đa hình’.

Tính đa hình trong OOP bao gồm 2 loại:

1. Đa hình tĩnh (Static Polymorphism): Cơ chế này định nghĩa các methods cùng tên nhưng có thể khác về kiểu tham số hoặc số lượng.
2. Đa hình động (Dynamic Polymorphism): Cơ chế này định nghĩa các methods cùng tên, cùng số lượng và kiểu dáng trả về từ parent class.

Sự khác biệt lớn nhất của hai phân loại tính đa hình chính là: Đa hình tĩnh xử lý code tại thời điểm biên dịch, trong khi đa hình động được xử lý ngay tại thời điểm chạy chương trình.

Lợi thế khi học OOP

OOP là mô hình được ứng dụng nhiều vào design pattern, do đó việc học OOP là cần thiết và mang đến cho người học nhiều lợi ích.

• OOP là mô hình được phát triển và có khả năng hỗ trợ đa số các ngôn ngữ lập trình, framework hoặc thư viện phổ biến hiện nay.
• OOP thường xuất hiện trong những yêu cầu bắt buộc dành cho vị trí developer/ engineer của các công ty.
• Tính chất của OOP có thể khai thác và sử dụng để thiết kế phần mềm, hạn chế các lỗi trùng lặp, giúp tăng khả năng tái sử dụng và đơn giản hóa cấu trúc.

> Tìm hiểu thêm về một design pattern cực hay "chuyên trị" command và query:CQRS Pattern là gì? Design pattern chuyên tách command và query

Các hạn chế của OOP

Mặc dù có thể nhận thấy rằng OOP mang nhiều điểm ưu việt và lợi ích khi sử dụng, nó vẫn còn đang tồn tại những hạn chế như sau:

Tính phức tạp: OOP có thể làm gia tăng sự phức tạp của hệ thống và chương trình, đặc biệt khi bạn là newbie. Để sử dụng thành thạo các nguyên tắc của OOP là một thách thức không hề nhỏ cho những ai vừa mới bắt đầu học.

Hạn chế về hiệu năng: OOP có thể gây nên hạn chế về hiệu năng chương trình bởi nó gia tăng nhiều các Object và layer, hoặc dynamic polymorphism. Một số trường hợp khi cần ưu tiên hiệu năng cho hoạt động khác, OOP có thể trở thành một trở ngại lớn.

Lỗi design: Thông thường, các developer mới vào nghề hoặc ít kinh nghiệm dễ mắc phải lỗi design phức tạp quá mức cần thiết. Điều này dẫn đến các thiết kế phần mềm kém hiệu quả vì quá cồng kềnh, gây khó hiểu khi quá triển và duy trì hệ thống.

Năng lực kiểm soát cao: Đôi khi việc tái sử dụng code trong ÔP có thể gây nên các vấn đề như thay đổi code trong class cơ bản, dẫn đến thay đổi to lớn cho các class lệ thuộc. Vì thế, sử dụng hệ thống OOP đòi hỏi một năng lực kiểm soát hệ thống.

Syntax phức tạp: Một số ngôn ngữ OOP có thể gây nên tình trạng Syntax phức tạp. Trong các trường hợp thực thi tác vụ đơn giản, đôi lúc hạn chế này gây nên sự trở ngại về việc đọc, hiểu và yêu cầu khai báo rất nhiều.

Lập trình là một lĩnh vực khá hot hiện nay và thu hút rất nhiều người học hỏi, tìm hiểu về nó. Trong đó, OOP là một mô hình ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng khá phổ biến, là nền tảng cho nhiều công việc, nhiều lĩnh vực thiết kế, quản lý code thêm phần hiệu quả hơn.

Một số thuật ngữ liên quan đến OOP

Ngoài những tính chất đặc thù và 2 thành phần cơ bản là lớp và đối tượng, OOP còn bao gồm một số thuật ngữ thông dụng, cụ thể như:

Interface

Giao diện (interface) trong OOP giống như một bản hợp đồng. Khi một lớp (class) thực hiện giao diện đó, lớp đó cam kết sẽ thực hiện tất cả các hành động được liệt kê trong hợp đồng. Nghĩa là, lớp đó phải cung cấp các phương thức để thực hiện các hành động này. Tuy nhiên, lớp đó có quyền quyết định cách thực hiện các hành động đó như thế nào.

OOP Java và OOP C#

Lập trình hướng đối tượng Java và C# đều chỉ chung là cách tiếp cận giúp chúng ta chia nhỏ một vấn đề phức tạp thành các phần nhỏ hơn, dễ quản lý. Bằng cách sử dụng các lớp và đối tượng, chúng ta có thể tạo ra các chương trình linh hoạt, dễ bảo trì và có thể tái sử dụng nhiều lần.

SOLID OOP

Các tính chất cơ bản của OOP bao gồm tính trừu tượng, đóng gói, kế thừa và đa hình thì hầu như ai cũng biết nhưng để phối hợp hiệu quả các tính chất này với nhau thì cần phải sử dụng đến SOLID - bộ 5 nguyên tắc thiết kế hướng đối tượng bao gồm: 

• S - Single responsibility priciple (SRP)
• O - Open/Closed principle (OCP)
• L - Liskov substitution principe (LSP)
• I - Interface segregation principle (ISP)
• D - Dependency inversion principle (DIP)

Tóm lại, OOP là một công cụ mạnh mẽ giúp lập trình viên thiết kế phần mềm và web app chất lượng cao, dễ bảo trì và mở rộng. Việc nắm vững OOP là một kỹ năng không thể thiếu đối với bất kỳ lập trình viên nào muốn phát triển sự nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực lập trình ứng dụng và thiết kế website.