Что такое объект в программировании

Объект (программирование)

Объект в программировании — некоторая сущность в виртуальном пространстве, обладающая определённым состоянием и поведением, имеющая заданные значения свойств (атрибутов) и операций над ними (методов) [1] . Как правило, при рассмотрении объектов выделяется то, что объекты принадлежат одному или нескольким классам, которые определяют поведение (являются моделью) объекта. Термины «экземпляр класса» и «объект» взаимозаменяемы. [2]

Объект, наряду с понятием класс, является важным понятием объектно-ориентированного подхода. Объекты обладают свойствами наследования, инкапсуляции и полиморфизма [1] .

Термин объект в программном обеспечении впервые был введен в языке Simula и применялся для моделирования реальности [2] .

Связанные понятия

Экземпляр класса (англ. instance ) — это описание конкретного объекта в памяти. Класс описывает свойства и методы, которые будут доступны у объекта, построенного по описанию, заложенному в классе. Экземпляры используют для представления (моделирования) конкретных сущностей реального мира. Например, экземпляром класса стиральных машин может быть ваша стиральная машина, имеющая следующие свойства: компания-производитель «Вятка», наименование модели «Вятка-автомат», серийный номер изделия ВЯТ454647, емкость 20 л. В отличие от имени класса, имя экземпляра обычно начинается со строчной буквы.

Инстанцирование (англ. instantiation ) — создание экземпляра класса. В отличие от слова «создание», применяется не к объекту, а к классу. То есть, говорят: (в виртуальной среде) создать экземпляр класса или, другими словами, инстанцировать класс. Порождающие шаблоны используют полиморфное инстанцирование.

Анонимный объект (англ. anonymous object ) — это объект, который принадлежит некоторому классу, но не имеет имени.

Инициализация (англ. initialization ) — присвоение начальных значений полям объекта.

Время жизни объекта — время с момента создания объекта (конструкция) до его уничтожения (деструкция).

Практический подход

За исключением прототипно-ориентированных языков вроде Lua и JavaScript, где понятие «класс» не используется вовсе, в большинстве объектно-ориентированных языков программирования (таких как Java, C++ или C#), объекты являются экземплярами некоторого заранее описанного класса.

Объекты в таких языках создаются с помощью конструктора класса, и уничтожаются либо с помощью деструктора класса (например, в C++), либо автоматически с использованием сборщика мусора (например, в Java и C#), либо используя внутренний счётчик ссылок на объект и сообщения («dealloc» в Objective-C). (C# поддерживает деструкторы, но они вызываются сборщиком мусора.) Объект хранится в виде данных всех его полей и ссылок на таблицу виртуальных методов и RTTI своего класса. Класс определяет набор функций и служебной информации для построения объекта, в том числе необходимый объем памяти для хранения объекта.

В языке Python все значения являются объектами, даже классы. В этом языке можно построить класс, экземплярами которого будут классы. Такие классы называются метаклассами.

Пример кода

Пример создания нового объекта и работы с ним в языке программирования Java:

// Создание экземпляра класса ArrayList с именем list ArrayList list = new ArrayList(); // Добавление экземпляров класса Integer в объект list list.add(new Integer(1)); list.add(new Integer(2)); list.add(new Integer(3)); 

Подразумевается, что класс ArrayList уже описан в программном коде и его описание содержит определение для конструктора класса и метода add .

Примечания

1. ↑ 12Словарь по естественным наукам — «Объект».
2. ↑ 12Гради Буч. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++, Классы и объекты

Литература

• Гради Буч. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++. — Бином, 1998. — ISBN 0-8053-5340-2, ISBN 5-7989-0067-3, ISBN 5-7940-0017-1

• Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).
• Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
• Проставив сноски, внести более точные указания на источники.

Что такое объект

Недавно работал над задачей. Нужно было получить из сети некоторые объекты по REST и обработать.

Ну все вроде бы ничего сложного. Загрузил, спарсил, вернул. Ок. Затем нужно было полученный массив обработать. Вкратце, по особой логике просуммировать некоторые поля — это могла быть строка, число или null. Начал делать как обычно: создал переменную sum, начал цикл for, в нем начал заниматься основной логикой. Закончил.

Продолжил кодить. Хоба! Эта же логика. Не стал копипастить, вынес в отдельную функцию. Тоже все хорошо.

Начал заниматься 3 задачей. Объединить результаты нескольких вычислений. Опять циклом начал перебирать. Но тут появилась мысль:

“А что, если создать для этого отдельный объект?”

Да нет, чушь! Ведь не существует в реальном мире ОбъединителяКакогоТоРезультата. Но что, если сделать? Попробуем.

Какого. Почему все вмиг стало так просто? Передал в конструктор нужные объекты и сделал методы, которые применяли свою логику к содержащимся в них объектам. Всего-лишь несколько строчек! Почему я так раньше не делал?

Я раззадорился. Начал видеть объекты везде. Это очень удобно: не нужно смотреть на каждый фрагмент кода с мыслью “а было ли это где нибудь раньше?”. А как тестировать легче стало!

Тут до меня дошло, что было со мной не так:

Я не разграничивал объекты реального мира и объекты в понимании ООП.

Объекты ООП != Объекты реального мира

Наверное главной моей ошибкой был недостаток практики: я много интересовался, читал, смотрел, но до кодирования руки не доходили. Поэтому, к моменту того события в моей голове было только 3 паттерна использования объектов:

• DTO
• Объекты из реального мира
• Объекты, реализующие какой-то интерфейс (обычно для запросов по сети, для использования в DI контейнера)

Оглядевшись назад понял, что все дороги вели именно к такому мышлению:

• В вузе нас учили ООП по каким-то моделям типа: “Вот это объект Человек. У него есть атрибуты Имя и Возраст”, а когда дело доходило до программирования, никто не смотрел как мы пишем код. Получалась каша из императивного программирования и набросков объектов.
• Во всяких обучающих ресурсах (видео, книги, курсы) дают слишком простые примеры. Примеры слишком прямолинейные (как в выше перечисленном вузе). Не дают почувствовать мощь объектов.
• Если были задачи, то слишком простые. Не тот уровень сложности, чтобы действительно над чем-то задуматься (например, приевшийся калькулятор). Они не показывали, что объекты могли бы решить многие проблемы.

В программе полно таких неявных объектов — служебных объектов: считают, фильтруют, агрегируют. Никогда не задумывался над тем, что практически любой for можно (наверное, даже лучше) заменить на объект, инкапсулирующий необходимую логику.

Пожалуй единственное, что меня ограничивало — идефикс, того, что объекты должны представлять концепции реального мира. Кто мне вообще это сказал?

Диаграммы мешают в понимании ООП

Но что насчет популярных инструментов проектирования? Нотаций. Наверное все видели различные UML диаграммы. Диаграмму классов так наверное любой программист должен был видеть хоть раз.

ER диаграммы тоже хороши — они слишком сильно сцеплены с реальным миром. Там почти все представляет объекты реального мира.

Поразмыслив, я понял 3 вещи:

1. ER диаграмма ничего не имеет общего с ООП — это инструмент для бизнес-анализа. Я не обязан создавать такие же классы, как и на этой диаграмме. Кто мне такое сказал?
2. UML показывает высокоуровневую структуру программы: кто в ней есть и что они должны делать/иметь. Т.е. что делать, а не как делать. Реализация ложится на плечи программиста (спойлер, это будут методы на 100+ строк из циклов, условий и других прелестей)
3. Многие нотации ориентированы для простого понимания концепций программы — из каких компонентов состоит. Ничто не мешает нам вместо классов передавать массивы object. Не нужно ориентироваться на них как на истину в первой инстанции.

В итоге заканчиваем, тем что имеем много объектов. Ура, ООП! А что внутри? Громадные циклы на десятки строк, множество флагов и if’ов — полная императивщина.

Да о чем я говорю?

Что же я понял? Например,

public interface IWorkingScheduleService < // Возвращает тип дня: рабочий, предпраздничный, праздничный, выходной int GetDayType(DateOnly date); >

// Количество рабочих часов на каждый день недели public class UserSchedule < public float Monday < get; set; >public float Tuesday < get; set; >public float Wednesday < get; set; >public float Thursday < get; set; >public float Friday < get; set; >public float Saturday < get; set; >public float Sunday < get; set; >>

Задача — посчитать общее время рабочих часов.
Банально, да? Давайте сделаем функции:

public static class ScheduleHelpers < public static float GetTotalWorkingHours(IWorkingScheduleService service, UserSchedule schedule, DateOnly from, DateOnly to) < // Какая-то логика return 0; >public static float GetTotalWorkingHoursWithoutPreholiday(IWorkingScheduleService service, UserSchedule schedule, DateOnly from, DateOnly to) < // Какая-то логика return 0; >public static float GetTotalHolidayWorkingHours(IWorkingScheduleService service, UserSchedule schedule, DateOnly from, DateOnly to) < // Какая-то логика return 0; >> 

Но тут мы заметим общую начальную часть: IWorkingScheduleService service, UserSchedule schedule . Почему бы нам не вынести эту логику в отдельный объект?

public class WorkingScheduleCalculator < private readonly IWorkingScheduleService _service; private readonly UserSchedule _schedule; public WorkingScheduleCalculator(IWorkingScheduleService service, UserSchedule schedule) < _service = service; _schedule = schedule; >public float GetTotalWorkingHours(DateOnly from, DateOnly to) < // Какая-то логика return 0; >public float GetTotalWorkingHoursWithoutPreholiday(DateOnly from, DateOnly to) < // Какая-то логика return 0; >public float GetTotalHolidayWorkingHours(DateOnly from, DateOnly to) < // Какая-то логика return 0; >>

Как же стало удобно! Все находится рядом, сигнатуры стали короче и поддержка автодополнения в подарок — прелесть!

Выводы

Что я вынес из всего этого?

1. Объект это не концепция реального мира. Можно сделать объект который имеет имя, атрибуты, поведение, как у объекта реального мира, сделать максимально похожим, но это НЕ ОБЪЕКТ РЕАЛЬНОГО МИРА. Надо прекратить думать в данном ключе! Объект — это (всего лишь) данные и функции, ассоциированные с ними
2. На каждый блок с логикой (цикл, последовательность условий и т.д.) я смотрю с мыслью: “Нельзя ли вынести это в отдельный объект?”
3. Таким же образом, смотрю на функции, которые принимают одинаковые аргументы. Их всех можно объединить в объекты, атрибутами которых являются эти общие аргументы.

P.S. Я не радикал, а за осмысленное и прагматичное использование объектов: для тривиальной логики можно оставить циклы, разрешаю)

Что такое объект в программировании

Название «Объектно-ориентированное программирование» говорит само за себя. Центром внимания ООП является объект.

Давайте оглянемся вокруг. Вот побежала собака, стоит дом, стоит велосипед. Каким понятием можно объединить все эти понятия ? Возможно — предмет, но, как мне кажется, правильнее было бы применить слово объект. Если проводить дальнейшую аналогию, то можно сказать, что все что нас окружает — это объекты (в том числе и человек), а реальная жизнь состоит из взаимодействия этих объектов. Понятие объекта в ООП во многом приближено к привычному определению понятия объекта в реальном мире.

1. имеет какое-то состояние (или находится в каком-то состоянии). К примеру, про собаку можно сказать, что она имеет имя, окраску, возраст, голодна она или нет и т.д.
2. имеет определенное поведение. Т.е., та же собака может вилять хвостом, есть, лаять, прыгать и т.д.

А теперь рассмотрим формальное определение объекта в ООП:

Объект— это осязаемая сущность, которая четко проявляет свое поведение.

• имя объекта;
• состояние (переменные состояния);
• методы (операции).

Не правда ли, очень похоже ? Мы только не указали, что объект должен иметь имя. Но, как Вы сами понимаете, нам это необходимо для идентификации конкретного объекта. Впрочем, практически все физические объекты мы как-либо уникально идентифицируем. Иначе, как мы разберемся где есть какой объект ?

Объект ООП — это совокупность переменных состояния и связанных с ними методов(операций). Эти методы определяют как объект взаимодействует с окружающим миром.

Возможность управлять состояниями объекта посредством вызова методов в итоге и определять поведение объекта. Эту совокупность методов часто называют интерфейсом объекта.

А теперь в двух словах о нескольких терминах ООП:

Класс (class) — это группа данных и методов(функций) для работы с этими данными. Это шаблон. Объекты с одинаковыми свойствами, то есть с одинаковыми наборами переменных состояния и методов, образуют класс.

Объект (object)— это конкретная реализация, экземпляр класса. В программировании отношения объекта и класса можно сравнить с описанием переменной, где сама переменная(объект) является экземпляром какого-либо типа данных(класса).

Обычно, если объекты соответствуют конкретным сущностям реального мира, то классы являются некими абстракциями, выступающими в роли понятий. Понятие класса и что он в себя включает мы рассмотрим отдельно. А на данном этапе воспринимайте класс как шаблон объекта. Для формирования какого-либо реального объекта необходимо иметь шаблон, на основании которого и строится создаваемый объект. При рассмотрении основ ООП мы часто смешиваем понятие объекта и класса. Дело в том, что класс — это некоторое абстрактное понятие. Для проведения аналогий или приведения примеров оно не очень подходит. На много проще приводить примеры, основываясь на объектах из реального мира, а не на абстрактных понятиях. Поэтому, говоря, к примеру, про наследование мы прежде всего имеем ввиду наследование классов(шаблонов), а не объектов, хотя часто и применяем слово объект. Скажем так: объект — это физическая реализация класса(шаблона).

Методы (methods)— это функции(процедуры), принадлежащие классу.

Сообщение (message)— это практически тоже самое, что и вызов функций в обычном программировании. В ООП обычно употребляется выражение «послать сообщение» какому-либо объекту. Понятие «сообщение» в ООП можно объяснить с точки зрения основ ООП: мы не можем напрямую изменить состояние объекта и должны как бы послать сообщение объекту, что мы хотим так и так изменить его состояние. Объект сам меняет свое состояние, а мы только его просим об этом посылая сообщения.

Возможно некоторые моменты пока не очевидны для Вас. Уверен, что основные понятия ООП объяснят все возникающие на данном этапе вопросы.

Что такое объект в программировании

6 сентября 2023

Скопировано

Объектно-ориентированное программирование (ООП) — это подход, при котором программа рассматривается как набор объектов, взаимодействующих друг с другом. У каждого есть свойства и поведение. Если постараться объяснить простыми словами, то ООП ускоряет написание кода и делает его более читаемым.

Освойте профессию
«Fullstack-разработчик на Python»

Идеология объектно-ориентированного программирования (ООП) разрабатывалась, чтобы связать поведение определенного объекта с его классом. Людям проще воспринимать окружающий мир как объекты, которые поддаются определенной классификации (например, разделение на живую и неживую природу).

Зачем нужно ООП

До ООП в разработке использовался другой подход — процедурный. Программа представляется в нем как набор процедур и функций — подпрограмм, которые выполняют определенный блок кода с нужными входящими данными. Процедурное программирование хорошо подходит для легких программ без сложной структуры. Но если блоки кода большие, а функций сотни, придется редактировать каждую из них, продумывать новую логику. В результате может образоваться много плохо читаемого, перемешанного кода — «спагетти-кода» или «лапши».

В отличие от процедурного, объектно-ориентированное программирование позволяет вносить изменения один раз — в объект. Именно он — ключевой элемент программы. Все операции представляются как взаимодействие между объектами. При этом код более читаемый и понятный, программа проще масштабируется.

Объектно-ориентированное программирование используется, чтобы:

• структурировать информацию и не допускать путаницы;
• точно определять взаимодействие одних элементов с другими;
• повышать управляемость программы;
• быстрее масштабировать код под различные задачи;
• лучше понимать написанное;
• эффективнее поддерживать готовые программы;
• внедрять изменения без необходимости переписывать весь код.

Возможности ООП поддерживает большинство популярных языков программирования, включая JavaScript, PHP, Python и другие.

Читайте также Востребованные IT-профессии 2023 года: на кого учиться онлайн
Профессия / 12 месяцев
Fullstack-разработчик на Python

Создавайте веб-проекты самостоятельно

Структура ООП

Объекты и классы

Чтобы сделать код проще, программу разбивают на независимые блоки — объекты. В реальной жизни это может быть стол, чашка, человек, книга, здание и многое другое. В программировании объекты — это структуры данных: пользователь, кнопка, сообщение. У них, как и у реальных предметов, могут быть свойства: цвет, содержание или имя пользователя. А чтобы объединить между собой объекты с похожими свойствами, существуют классы.

Класс — это «шаблон» для объекта, который описывает его свойства. Несколько похожих между собой объектов, например профили разных пользователей, будут иметь одинаковую структуру, а значит, принадлежать к одному классу. Каждый объект — это экземпляр какого-нибудь класса.

Понять, что такое ООП, поможет аналогия.

• Понятие «программист» — это класс.
• Конкретный разработчик по имени Иван — это объект, принадлежащий к классу «программист» (экземпляр класса).
• Зарплата, рабочие обязанности, изученные технологии и должность в компании — это свойства, которые есть у всех объектов класса «программист», в том числе у Ивана. У разных объектов свойства различаются: зарплата и обязанности Ивана будут отличаться от таковых у другого разработчика Миши.

Атрибуты и методы

Объект — это набор переменных и функций, как в традиционном функциональном программировании. Переменные и функции и есть его свойства.

Атрибуты — это переменные, конкретные характеристики объекта, такие как цвет поля или имя пользователя. Методы — это функции, которые описаны внутри объекта или класса. Они относятся к определенному объекту и позволяют взаимодействовать с ними или другими частями кода.

Принципы ООП

Объектно-ориентированное программирование определяют через четыре принципа, по которым можно понять основы работы. Иногда количество сокращают до трех — опускают понятие абстракции.

Абстракция

Абстрагирование — это способ выделить набор наиболее важных атрибутов и методов и исключить незначимые. Соответственно, абстракция — это использование всех таких характеристик для описания объекта. Важно представить объект минимальным набором полей и методов без ущерба для решаемой задачи.

Пример: объекту класса «программист» вряд ли понадобятся свойства «умение готовить еду» или «любимый цвет». Они не влияют на его особенности как программиста. А вот «основной язык программирования» и «рабочие навыки» — важные свойства, без которых программиста не опишешь.

Набор атрибутов и методов, доступный извне, работает как интерфейс для доступа к объекту. Через них к нему могут обращаться другие структуры данных, причем им не обязательно знать, как именно объект устроен внутри.

Станьте Fullstack-разработчик на Python и найдите стабильную работу
на удаленке

Инкапсуляция

Каждый объект — независимая структура. Все, что ему нужно для работы, уже есть у него внутри. Если он пользуется какой-то переменной, она будет описана в теле объекта, а не снаружи в коде. Это делает объекты более гибкими. Даже если внешний код перепишут, логика работы не изменится.

Инкапсуляция помогает с легкостью управлять кодом. Выше мы сказали, что для обращения к объекту не нужно понимать, как работают его методы. Начальнику разработчика Ивана не обязательно знать, как именно он программирует: главное — чтобы выполнялись поставленные задачи.

Внутреннее устройство одного объекта закрыто от других: извне «видны» только значения атрибутов и результаты выполнения методов.

Наследование

Можно создавать классы и объекты, которые похожи друг на друга, но немного отличаются — имеют дополнительные атрибуты и методы. Более общее понятие в таком случае становится «родителем», а более специфичное и подробное — «наследником».

Упомянутый программист Иван — это человек. Но «человек» — более общее определение, которое не описывает свойства, важные именно для программиста. Можно сказать, что класс «программист» унаследован от класса «человек»: программист тоже является человеком, но у него есть дополнительные свойства.

В таком случае разработчик Иван будет и человеком, и программистом одновременно. У него будут наборы свойств от обоих классов.

У одного «родителя» может быть несколько дочерних структур. Например, от «человека» можно наследовать не только «программиста», но и «директора».

Наследование позволяет реализовывать сложные схемы с четкой иерархией «от общего к частному». Это облегчает понимание и масштабирование кода. Не нужно много раз переписывать в разных объектах одни и те же свойства. Достаточно унаследовать эти объекты от одного «родителя», и «родительские» свойства применятся автоматически.

Полиморфизм

Одинаковые методы разных объектов могут выполнять задачи разными способами. Например, у «человека» есть метод «работать». У «программиста» реализация этого метода будет означать написание кода, а у «директора» — рассмотрение управленческих вопросов. Но глобально и то, и другое будет работой.

Тут важны единый подход и договоренности между специалистами. Если метод называется delete, то он должен что-то удалять. Как именно — зависит от объекта, но заниматься такой метод должен именно удалением. Более того: если оговорено, что «удаляющий» метод называется delete, то не нужно для какого-то объекта называть его remove или иначе. Это вносит путаницу в код.

Преимущества ООП

Модульность

Объектно-ориентированный подход позволяет сделать код более структурированным, в нем легко разобраться стороннему человеку. Благодаря инкапсуляции объектов уменьшается количество ошибок и ускоряется разработка с участием большого количества программистов, потому что каждый может работать независимо друг от друга.

Гибкость

ООП-код легко развивать, дополнять и изменять. Это обеспечивает независимая модульная структура. Взаимодействие с объектами, а не логикой упрощает понимание кода. Для модификации не нужно погружаться в то, как построено ПО. Благодаря полиморфизму можно быстро адаптировать код под требования задачи, не описывая новые объекты и функции.

Экономия времени

Благодаря абстракции, полиморфизму и наследованию можно не писать один и тот же код много раз. Это ускоряет разработку нового ПО. Интерфейсы и классы в ООП могут легко преобразовываться в подобие библиотек, которые можно использовать заново в новых проектах. Также ООП экономит время при поддержке и доработке приложения.

Безопасность

Программу сложно сломать, так как инкапсулированный код недоступен извне.

Недостатки ООП

Сложный старт

Чтобы пользоваться ООП, нужно сначала изучить теорию и освоить процедурный подход, поэтому порог входа высокий.

Снижение производительности

Объектно-ориентированный подход немного снижает производительность кода в целом. Программы работают несколько медленнее из-за особенностей доступа к данным и большого количества сущностей.

Большой размер программы

Код, написанный с использованием ООП, обычно длиннее и занимает больше места на диске, чем «процедурный». Это происходит, потому что в такой программе хранится больше конструкций, чем в обычном процедурном скрипте.

Fullstack-разработчик на Python

Fullstack-разработчики могут в одиночку сделать IT-проект от архитектуры до интерфейса. Их навыки востребованы у работодателей, особенно в стартапах. Научитесь программировать на Python и JavaScript и создавайте сервисы с нуля.