2.1 Основные концепции ООП
В основе объективно-ориентированного подхода к программированию лежит парадигма ООП. Это когда все сущности программы рассматриваются как объекты. Объекты — это данные + методы/функции, которые над этими данными что-то делают.
Так же можно сказать, что у объекта есть состояние и поведение. Состояние объекта обеспечивается его данными, которые хранятся в его внутренних переменных. Поведение объекта — это совокупность всей действий, которые делают его методы.
Объектов в средней программе многие тысячи, в большой — миллионы. Чтобы как-то уменьшить хаос было решено организовать объекты в классы, а классы объектов в некую иерархию.
У каждого объекта есть класс, с помощью которого его порождают. С одной стороны класс — это некий шаблон объекта, с другой — это самостоятельный объект со своими особенностями (о них ниже).
Чтобы лучше понять концепцию классов, ознакомьтесь со следующими определениями:
Класс — это шаблон или схема для создания объектов, который определяет атрибуты и методы, характерные для всех объектов этого типа. Классы позволяют организовать данные и функции, работающие с этими данными, в единое целое.
Объект — экземпляр класса. Каждый объект обладает состоянием (определяется атрибутами) и поведением (определяется методами).
Инкапсуляция — заключается в скрытии внутренней реализации класса и предоставлении интерфейса для взаимодействия с объектами этого класса. Это помогает защитить данные и управлять доступом к ним.
Наследование — позволяет одному классу (дочернему) унаследовать атрибуты и методы другого класса (родительского). Это способствует повторному использованию кода и упрощению его поддержки.
Полиморфизм — позволяет использовать единый интерфейс для работы с объектами разных классов. Это достигается за счет переопределения методов в дочерних классах, которые наследуются от родительских.
Абстракция — заключается в выделении общих характеристик объектов и создании классов, которые представляют эти общие характеристики. Это помогает упростить сложные системы и улучшить их понятность.
Если вы поняли хотя бы половину — отлично. Дальше мы разберем каждый из этих пунктов подробнее.
2.2 Абстракция
Хорошим примером абстракции в реальной жизни является описание должностей в компании или организации. Название должности — это одно, а обязанности каждой конкретной должности — это уже совсем другое.
Представь, что ты проектируешь структуру своей будущей компании. Ты можешь разделить обязанности секретаря: «раскидать» их по нескольким другим должностям. Можешь разбить должность исполнительного директора на несколько независимых должностей: финансовый директор, технический директор, директор по маркетингу, директор по персоналу. Или, например, объединить должности офис-менеджера и рекрутера в одну.
С точки зрения программирования, абстракция — это, скажем так, правильное разделение программы на объекты. Обычно любую большую программу можно десятками способов представить в виде взаимодействующих объектов. Абстракция позволяет отобрать главные характеристики и опустить второстепенные.
Абстракция — это как стратегия в военном деле. Плохая стратегия — и никакой гениальной тактикой ситуацию уже не исправить.
2.3 Инкапсуляция
Цель инкапсуляции — улучшить качество взаимодействия вещей за счет упрощения их.
А лучший способ упростить что-то — скрыть все сложное от посторонних глаз. Например, если вас посадят в кабину Боинга, вы не сразу разберетесь, как им управлять:
С другой стороны, для пассажиров самолета все выглядит проще: купил билет, сел в самолет, взлетели и приземлились. Можно с легкостью перелететь с континента на континент, обладая только навыками «купить билет» и «сесть на самолет». Все сложности в виде подготовки самолета к полету, взлета, посадки и различных внештатных ситуаций скрыты от нас. Не говоря уже о спутниковой навигации, автопилоте и диспетчерских центрах в аэропортах. И это упрощает нам жизнь.
С точки зрения программирования, инкапсуляция — это «сокрытие реализации». Мне нравится такое определение. Наш класс может содержать сотни методов и реализовывать очень сложное поведение в различных ситуациях. Но мы можем скрыть от посторонних глаз все его методы (обрамить их имена «__» с двух сторон), а для взаимодействия с другими классами оставить всего пару-тройку методов. Тогда все остальные классы нашей программы будут видеть в этом классе всего три метода, и будут вызывать именно их. А все сложности будут скрыты внутри класса, как кабина пилотов от счастливых пассажиров.
2.4 Наследование
У наследования есть две стороны: сторона программирования и сторона реальной жизни. С точки зрения программирования, наследование — это специальное отношение между двумя классами. Но гораздо интереснее, что же такое наследование с точки зрения реальной жизни.
Если бы нам понадобилось что-то создать в реальной жизни, у нас было бы два решения:
- создать нужную нам вещь с нуля, потратив кучу времени и сил;
- создать нужную нам вещь на основе уже существующей.
Наиболее оптимальная стратегия выглядит так: берем существующее хорошее решение, немного его дорабатываем, подгоняем под свои нужды и используем.
Если мы проследим историю возникновения человека, то окажется, что с момента зарождения жизни на планете прошли миллиарды лет. А если представить, что человек возник из обезьяны (на основе обезьяны), то прошла всего пара миллионов лет. Создание с нуля — дольше. Гораздо дольше.
В программировании тоже есть возможность создавать один класс на основе другого. Новый класс становится потомком (наследником) уже существующего. Это очень выгодно, когда есть класс, который содержит 80%-90% нужных нам данных и методов. Мы просто объявляем подходящий класс родителем нашего нового класса, и тогда в новом классе автоматически появляются все данные и методы класса-родителя. Правда, удобно?
2.5 Полиморфизм
Полиморфизм — это понятие из области программирования. Оно описывает ситуацию, когда за одним интерфейсом скрываются разные реализации. Если постараться поискать его аналоги в реальной жизни, то одним из таких аналогов будет процесс управления машиной.
Если человек может управлять грузовиком, его можно посадить и за руль скорой, и за руль спорткара. Человек может управлять машиной вне зависимости от того, что это за машина, потому что все они имеют одинаковый интерфейс управления: руль, педали и рычаг коробки передач. Внутреннее устройство машин разное, но все они имеют одинаковый интерфейс управления.
Если вернуться к программированию, то полиморфизм позволяет единообразно обращаться к объектам различных классов (обычно имеющих общего предка) — вещь, которую трудно переоценить. Ценность его тем выше, чем больше программа.
ООП — это принципы. Внутренние законы. Каждый из них нас в чем-то ограничивает, давая взамен большие преимущества, когда программа вырастает до больших размеров. Четыре принципа ООП — это как четыре ножки стула. Убери хотя бы одну, и вся система станет неустойчивой.
ПЕРЕЙДИТЕ В ПОЛНУЮ ВЕРСИЮ