Объектно-ориентированное программирование: как сделать сложные задачи простыми

Большая часть программирования сейчас базируется на принципах ООП. Благодаря этому появилась возможность уйти от обычного (процедурного) программирования. Основой последнего служат функции, специально сформированные фрагменты кода, которые производят определенные действия с данными: принимают их на входе, обрабатывают и выдают результат на выходе. Такой подход в программировании удобен, когда необходимо объединить множество команд, выполняющих одну задачу. Он работает в простых программах, где все механизмы взаимодействия можно уместить в несколько десятков функций. Функции могут иметь вложенность и взаимодействуют друг с другом, можно передать данные из одной функции в другую.

Однако возникает проблема при попытке исправить что-то в одной из функций, которые используются в других. Придется либо писать новую функцию и вставлять ее во все зависимые программы, либо каким-то образом переделывать старую функцию под новые условия, что приводит к необходимости модифицировать все зависимые функции, подстраивая их под изменения. Процесс этот довольно трудоемкий и обременительный. Поэтому когда речь идет о создании сложных программ, где десятком функций работа не ограничится, встает вопрос о применении другого подхода к программированию.

Основа ООП

Объектно-ориентированное программирование – это подход к разработке программного обеспечения, в основе которого лежат объекты.

Объекты – это уже не просто функции, это наборы функций (методов) и данных (свойств), которые присущи определенному компоненту программы. В данном случае программист сразу может разделить приложение на отдельные блоки и прописать для каждого необходимый набор функций.

Таким образом, объекты остаются автономными, изменения одного из них не влечет изменений другого. Главное продумать правила взаимодействия между компонентами программы. Большинство современных языков программирования используют такую парадигму, что делает процесс разработки и поддержки программных продуктов более быстрым и удобным.

Основные характеристики

Разработку приложений следует начинать с изучения основных принципов объектно-ориентированного программирования.

  1. Инкапсуляция.
  2. Наследование.
  3. Полиморфизм.
  4. Абстракция.

Каждое из данных свойств является необходимым условием эффективной реализации ООП.

Инкапсуляция

Каждый объект представляет собой отдельную сущность, которой присущи конкретные свойства. Данная сущность реагирует на сигналы других объектов определенным набором функций на основе имеющихся данных. Сами данные, методы, детали реализации скрыты от программы. Это явление и называется инкапсуляцией, механизмом контроля доступа к информации.

Для следования инкапсуляции, в программировании есть возможность контроля доступа к коду. Выделяют 3 модификатора:

  • Public – предоставляет доступ из любых классов
  • Protected – доступ разрешен только из родного класса и классов-потомков
  • Private – нет возможности доступа из всех классов, кроме этого

Вопрос: Можно ли реализовать несколько видов доступа в одной программе?

Ответ: Да, такая возможность существует. Например, данный код описывает возможность доступа к имени из любого объекта, к фамилии только из родного или потомков, к возрасту только в рамках данного класса.

public class Human {

public String name;

protected String surname;

private int age;

}

Наследование

Наследование – свойство, которое позволяет значительно упростить работу программиста. С его помощью появляется возможность описания нового класса объектов на основе уже существующего. При этом присутствует возможность, как замены, так и заимствования отдельных функций. Наследуемый класс называется базовым, родительским, а созданный на его основе – потомком, наследником. С помощью наследования появляется возможность создания иерархии классов, которая позволяет сделать большие объемы информации управляемыми. Это позволяет эффективно решить одну из основных задач объектно-ориентированного программирования – сделать функции обособленными и контролируемыми.

Простейшую реализацию данного свойства можно рассмотреть на примере схемы «Животное». В данном случае, животное – это базовый класс, млекопитающие, птицы – потомки, которым присущи определенные свойства и методы родительского класса. Данные свойства передаются также следующим классам – кошка, собака, орел. При этом к каждому классу возможно добавить только ему присущий набор методов, что отличает его от других наследников.

Полиморфизм

Позволяет использовать объекты с одинаковым интерфейсом, не вдаваясь в подробности реализации структуры каждого объекта. Таким образом, объекты с одинаковой спецификацией получают возможность реализоваться по-разному. За счет данного свойства существенно снижается сложность расширения программы. Программист берет готовый общий интерфейс, снижается вероятность ошибок в связанных модулях. Часто полиморфизм является основой паттернов, архитектуры программы в целом.

Абстракция

Не относится к обязательным чертам ООП, но представляет немаловажную его часть. Абстракция предполагает набор значимых характеристик объекта, которые выделяются в процессе абстрагирования (отделения значимых свойств от незначимых).

Каждое из этих понятий кажется довольно простым, тем не менее, когда начинаешь работу довольно сложно их придерживаться. Нужно знать, как технически работают классы, как реализовать наследование определенного объекта, как сохранить класс в память, как построить взаимодействие классов, как должны передаваться и использоваться объекты и многое другое. Изучить все принципы объектно-ориентированного программирования с нуля можно на специальных курсах. Грамотно организованное обучение позволит сделать старт в программировании более легким и быстрым.

Достоинства и недостатки

К основным преимуществам ООП относятся:

  • Понятность. Код становится более простым, читается легко. По коду сразу становится понятно, за что отвечает определенный объект, по каким правилам взаимодействуют все компоненты программы.
  • Скорость написания. Такой способ программирования удобен тем, что можно сразу создать необходимое количество блоков, минимально наполнив их содержанием, и указать правила работы. В дальнейшем каждый компонент можно доработать, наполнить методами и свойствами.
  • Функциональность. Экономия времени на разработку основы позволяет уделить больше времени содержанию, добавить возможностей, увеличить производительность, разнообразить методы.
  • Переиспользование. Нет необходимости прописывать одни и те же функции для разных компонентов, если они дублируются.

В качестве минусов можно выделить:

  • Сложность подхода. Для того чтобы начать работу, необходимо изучить теорию, знать основы, изучить правила.
  • Нагрузка на память устройства. Присущие каждому объекту свойства и методы занимают гораздо больше памяти, чем обычные функции.
  • Из-за особенностей подхода производительность может быть ниже. Поэтому бывает такое, что ООП-программа работает медленнее, чем процедурная (хотя с современными мощностями процессоров это мало кого волнует).

Несмотря на определенные сложности, ООП – достаточно эффективный подход в программировании. Он позволяет реализовать большое разнообразие функций, сделать приложения более производительными, разнообразными, интерактивными.

Присоединяйся к DevEducation — стань востребованным специалистом и построй карьеру в IT!