Что такое объектно ориентированное программирование

ООП в картинках

ООП (Объектно-Ориентированное Программирование) стало неотъемлемой частью разработки многих современных проектов, но, не смотря на популярность, эта парадигма является далеко не единственной. Если вы уже умеете работать с другими парадигмами и хотели бы ознакомиться с оккультизмом ООП, то впереди вас ждет немного лонгрид и два мегабайта картинок и анимаций. В качестве примеров будут выступать трансформеры.

Прежде всего стоит ответить, зачем? Объектно-ориентированная идеология разрабатывалась как попытка связать поведение сущности с её данными и спроецировать объекты реального мира и бизнес-процессов в программный код. Задумывалось, что такой код проще читать и понимать человеком, т. к. людям свойственно воспринимать окружающий мир как множество взаимодействующих между собой объектов, поддающихся определенной классификации. Удалось ли идеологам достичь цели, однозначно ответить сложно, но де-факто мы имеем массу проектов, в которых с программиста будут требовать ООП.

Не следует думать, что ООП каким-то чудным образом ускорит написание программ, и ожидать ситуацию, когда жители Вилларибо уже выкатили ООП-проект в работу, а жители Виллабаджо все еще отмывают жирный спагетти-код. В большинстве случаев это не так, и время экономится не на стадии разработки, а на этапах поддержки (расширение, модификация, отладка и тестирование), то бишь в долгосрочной перспективе. Если вам требуется написать одноразовый скрипт, который не нуждается в последующей поддержке, то и ООП в этой задаче, вероятнее всего, не пригодится. Однако, значительную часть жизненного цикла большинства современных проектов составляют именно поддержка и расширение. Само по себе наличие ООП не делает вашу архитектуру безупречной, и может наоборот привести к излишним усложнениям.

Иногда можно столкнуться с критикой в адрес быстродействия ООП-программ. Это правда, незначительный оверхед присутствует, но настолько незначительный, что в большинстве случаев им можно пренебречь в пользу преимуществ. Тем не менее, в узких местах, где в одном потоке должны создаваться или обрабатываться миллионы объектов в секунду, стоит как минимум пересмотреть необходимость ООП, ибо даже минимальный оверхед в таких количествах может ощутимо повлиять на производительность. Профилирование поможет вам зафиксировать разницу и принять решение. В остальных же случаях, скажем, где львиная доля быстродействия упирается в IO, отказ от объектов будет преждевременной оптимизацией.

В силу своей природы, объектно-ориентированное программирование лучше всего объяснять на примерах. Как и обещал, нашими пациентами будут трансформеры. Я не трансформеролог, и комиксов не читал, посему в примерах буду руководствоваться википедией и фантазией.

Классы и объекты

Сразу лирическое отступление: объектно-ориентированный подход возможен и без классов, но мы будем рассматривать, извиняюсь за каламбур, классическую схему, где классы — наше всё.

Самое простое объяснение: класс — это чертеж трансформера, а экземпляры этого класса — конкретные трансформеры, например, Оптимус Прайм или Олег. И хотя они и собраны по одному чертежу, умеют одинаково ходить, трансформироваться и стрелять, они оба обладают собственным уникальным состоянием. Состояние — это ряд меняющихся свойств. Поэтому у двух разных объектов одного класса мы можем наблюдать разное имя, возраст, местоположение, уровень заряда, количество боеприпасов и т. д. Само наличие этих свойств и их типы описываются в классе.

Таким образом, класс — это описание того, какими свойствами и поведением будет обладать объект. А объект — это экземпляр с собственным состоянием этих свойств.

Мы говорим «свойства и поведение», но звучит это как-то абстрактно и непонятно. Привычнее для программиста будет звучать так: «переменные и функции». На самом деле «свойства» — это такие же обычные переменные, просто они являются атрибутами какого-то объекта (их называют полями объекта). Аналогично «поведение» — это функции объекта (их называют методами), которые тоже являются атрибутами объекта. Разница между методом объекта и обычной функцией лишь в том, что метод имеет доступ к собственному состоянию через поля.

Итого, имеем методы и свойства, которые являются атрибутами. Как работать с атрибутами? В большинстве ЯП оператор обращения к атрибуту — это точка (кроме PHP и Perl). Выглядит это примерно вот так (псевдокод):

// объявление класса с помощью ключевого слова class class Transformer() < // объявление поля x int x // объявление метода конструктора (сюда нам чуть ниже передадут 0) function constructor(int x)< // инициализация поля x // (переданный конструктору 0 превращается в свойство объекта) this.x = x >// объявление метода run function run() < // обращение к собственному атрибуту через this this.x += 1 >> // а теперь клиентский код: // создаем новый экземпляр трансформера с начальной позицией 0 optimus = new Transformer(0) optimus.run() // приказываем Оптимусу бежать print optimus.x // выведет 1 optimus.run() // приказывает Оптимусу еще раз бежать print optimus.x // выведет 2 

В картинках я буду использовать такие обозначения:

Я не стал использовать UML-диаграммы, посчитав их недостаточно наглядными, хоть и более гибкими.

Что мы видим из кода?

1. this — это специальная локальная переменная (внутри методов), которая позволяет объекту обращаться из своих методов к собственным атрибутам. Обращаю внимание, что только к собственным, то бишь, когда трансформер вызывает свой метод, либо меняет собственное состояние. Если снаружи обращение будет выглядеть так: optimus.x, то изнутри, если Оптимус захочет сам обратиться к своему полю x, в его методе обращение будет звучать так: this.x, то есть «я (Оптимус) обращаюсь к своему атрибуту x«. В большинстве языков эта переменная называется this, но встречаются и исключения (например, self)

2. constructor — это специальный метод, который автоматически вызывается при создании объекта. Конструктор может принимать любые аргументы, как и любой другой метод. В каждом языке конструктор обозначается своим именем. Где-то это специально зарезервированные имена типа __construct или __init__, а где-то имя конструктора должно совпадать с именем класса. Назначение конструкторов — произвести первоначальную инициализацию объекта, заполнить нужные поля.

3. new — это ключевое слово, которое необходимо использовать для создания нового экземпляра какого-либо класса. В этот момент создается объект и вызывается конструктор. В нашем примере, конструктору передается 0 в качестве стартовой позиции трансформера (это и есть вышеупомянутая инициализация). Ключевое слово new в некоторых языках отсутствует, и конструктор вызывается автоматически при попытке вызвать класс как функцию, например так: Transformer().

4. Методы constructor и run работают с внутренним состоянием, а во всем остальном не отличаются от обычных функций. Даже синтаксис объявления совпадает.

5. Классы могут обладать методами, которым не нужно состояние и, как следствие, создание объекта. В этом случае метод делают статическим.

SRP

(Single Responsibility Principle / Принцип единственной ответственности / Первый принцип SOLID). С ним вы, наверняка, уже знакомы из других парадигм: «одна функция должна выполнять только одно законченное действие». Этот принцип справедлив и для классов: «Один класс должен отвечать за какую-то одну задачу». К сожалению с классами сложнее определить грань, которую нужно пересечь, чтобы принцип нарушался.

Существуют попытки формализовать данный принцип с помощью описания назначения класса одним предложением без союзов, но это очень спорная методика, поэтому доверьтесь своей интуиции и не бросайтесь в крайности. Не нужно делать из класса швейцарский нож, но и плодить миллион классов с одним методом внутри — тоже глупо.

Ассоциация

Традиционно в полях объекта могут храниться не только обычные переменные стандартных типов, но и другие объекты. А эти объекты могут в свою очередь хранить какие-то другие объекты и так далее, образуя дерево (иногда граф) объектов. Это отношение называется ассоциацией.

Предположим, что наш трансформер оборудован пушкой. Хотя нет, лучше двумя пушками. В каждой руке. Пушки одинаковые (принадлежат к одному классу, или, если будет угодно, выполненные по одному чертежу), обе одинаково умеют стрелять и перезаряжаться, но в каждой есть свое хранилище боеприпасов (собственное состояние). Как теперь это описать в ООП? С помощью ассоциации:

class Gun() < // объявляем класс Пушка int ammo_count // объявляем количество боеприпасов function constructor()< // конструктор this.reload() // вызываем собственный метод "перезарядить" >function fire() < // объявляем метод пушки "стрелять" this.ammo_count -= 1 // расходуем боеприпас из собственного магазина >function reload() < // объявляем метод "перезарядить" this.ammo_count = 10 // забиваем собственный магазин боеприпасами >> class Transformer() < // объявляем класс Трансформер Gun gun_left // объявляем поле "левая пушка" типа Пушка Gun gun_right // объявляем поле "правая пушка" тоже типа Пушка /* теперь конструктор Трансформера принимает в качестве аргументов две уже конкретные созданные пушки, которые передаются извне */ function constructor(Gun gun_left, Gun gun_right)< this.gun_left = gun_left // устанавливаем левую пушку на борт this.gun_right = gun_right // устанавливаем правую пушку на борт >// объявляем метод Трансформер "стрелять", который сначала стреляет. function fire() < // левой пушкой, вызывая ее метод "стрелять" this.gun_left.fire() // а затем правой пушкой, вызывая такой же метод "стрелять" this.gun_right.fire() >> gun1 = new Gun() // создаем первую пушку gun2 = new Gun() // создаем вторую пушку optimus = new Transformer(gun1, gun2) // создаем трансформера, передавая ему обе пушки 

this.gun_left.fire() и this.gun_right.fire() — это обращения к дочерним объектам, которые происходят так же через точки. По первой точке мы обращаемся к атрибуту себя (this.gun_right), получая объект пушки, а по второй точке обращаемся к методу объекта пушки (this.gun_right.fire()).

Итог: робота сделали, табельное оружие выдали, теперь разберемся, что тут происходит. В данном коде один объект стал составной частью другого объекта. Это и есть ассоциация. Она в свою очередь бывает двух видов:

1. Композиция — случай, когда на фабрике трансформеров, собирая Оптимуса, обе пушки ему намертво приколачивают к рукам гвоздями, и после смерти Оптимуса, пушки умирают вместе с ним. Другими словами, жизненный цикл дочернего объекта совпадает с жизненным циклом родительского.

2. Агрегация — случай, когда пушка выдается как пистолет в руку, и после смерти Оптимуса этот пистолет может подобрать его боевой товарищ Олег, а затем взять в свою руку, либо сдать в ломбард. То бишь жизненный цикл дочернего объекта не зависит от жизненного цикла родительского, и может использоваться другими объектами.

Ортодоксальная ООП-церковь проповедует нам фундаментальную троицу — инкапсуляцию, полиморфизм и наследование, на которых зиждется весь объектно-ориентированный подход. Разберем их по порядку.

Наследование

Наследование — это механизм системы, который позволяет, как бы парадоксально это не звучало, наследовать одними классами свойства и поведение других классов для дальнейшего расширения или модификации.

Что если, мы не хотим штамповать одинаковых трансформеров, а хотим сделать общий каркас, но с разным обвесом? ООП позволяет нам такую шалость путем разделения логики на сходства и различия с последующим выносом сходств в родительский класс, а различий в классы-потомки. Как это выглядит?

Оптимус Прайм и Мегатрон — оба трансформеры, но один является автоботом, а второй десептиконом. Допустим, что различия между автоботами и десептиконами будут заключаться только в том, что автоботы трансформируются в автомобили, а десептиконы — в авиацию. Все остальные свойства и поведение не будут иметь никакой разницы. В таком случае можно спроектировать систему наследования так: общие черты (бег, стрельба) будут описаны в базовом классе «Трансформер», а различия (трансформация) в двух дочерних классах «Автобот» и «Десептикон».

class Transformer() < // базовый класс function run()< // код, отвечающий за бег >function fire() < // код, отвечающий за стрельбу >> class Autobot(Transformer) < // дочерний класс, наследование от Transformer function transform()< // код, отвечающий за трансформацию в автомобиль >> class Decepticon(Transformer) < // дочерний класс, наследование от Transformer function transform()< // код, отвечающий за трансформацию в самолет >> optimus = new Autobot() megatron = new Decepticon() 

Сей пример наглядно иллюстрирует, как наследование становится одним из способов дедуплицировать код (DRY-принцип) с помощью родительского класса, и одновременно предоставляет возможности для мутации в классах-потомках.

Перегрузка

Если же в классе-потомке переопределить уже существующий метод в классе-родителе, то сработает перегрузка. Это позволяет не дополнять поведение родительского класса, а модифицировать. В момент вызова метода или обращения к полю объекта, поиск атрибута происходит от потомка к самому корню — родителю. То есть, если у автобота вызвать метод fire(), сначала поиск метода производится в классе-потомке — Autobot, а поскольку его там нет, поиск поднимается на ступень выше — в класс Transformer, где и будет обнаружен и вызван. Следует отметить, что модификация нарушает LSP из набора принципов SOLID, но мы рассматриваем только техническую возможность.

Неуместное применение

Любопытно, что чрезмерно глубокая иерархия наследования может привести к обратному эффекту — усложнению при попытке разобраться, кто от кого наследуется, и какой метод в каком случае вызывается. К тому же, не все архитектурные требования можно реализовать с помощью наследования. Поэтому применять наследование следует без фанатизма. Существуют рекомендации, призывающие предпочитать композицию наследованию там, где это уместно. Любая критика наследования, которую я встречал, подкрепляется неудачными примерами, когда наследование используется в качестве золотого молотка. Но это совершенно не означает, что наследование в принципе всегда вредит. Мой нарколог говорил, что первый шаг — это признать, что у тебя зависимость от наследования.

Как при описании отношений двух сущностей определить, когда уместно наследование, а когда — композиция? Можно воспользоваться популярной шпаргалкой: спросите себя, сущность А является сущностью Б? Если да, то скорее всего, тут подойдет наследование. Если же сущность А является частью сущности Б, то наш выбор — композиция.

Применительно к нашей ситуации это будет звучать так:

1. Автобот является Трансформером? Да, значит выбираем наследование.
2. Пушка является частью Трансформера? Да, значит — композиция.

Наследование статично

Еще одно важное отличие наследования от композиции в том, что наследование имеет статическую природу и устанавливает отношения классов только на этапе интерпретации/компиляции. Композиция же, как мы видели в примерах, позволяет менять отношение сущностей на лету прямо в рантайме — иногда это очень важно, поэтому об этом нужно помнить при выборе отношений (если конечно нет желания использовать метапрограммирование).

Множественное наследование

Мы рассмотрели ситуацию, когда два класса унаследованы от общего потомка. Но в некоторых языках можно сделать и наоборот — унаследовать один класс от двух и более родителей, объединив их свойства и поведение. Возможность наследоваться от нескольких классов вместо одного — это множественное наследование.

Вообще, в кругах иллюминатов бытует мнение, что множественное наследование — это грех, оно несет за собой ромбовидную проблему и неразбериху с конструкторами. Кроме того, задачи, которые решаются множественным наследованием, можно решать другими механизмами, например, механизмом интерфейсов (о котором мы тоже поговорим). Но справедливости ради, следует отметить, что множественное наследование удобно использовать для реализации примесей.

Абстрактные классы

Кроме обычных классов в некоторых языках существуют абстрактные классы. От обычных классов они отличаются тем, что нельзя создать объект такого класса. Зачем же нужен такой класс, спросит читатель? Он нужен для того, чтобы от него могли наследоваться потомки — обычные классы, объекты которых уже можно создавать.

Абстрактный класс наряду с обычными методами содержит в себе абстрактные методы без имплементации (с сигнатурой, но без кода), которые обязан имплементировать программист, задумавший создать класс-потомок. Абстрактные классы не обязательны, но они помогают установить контракт, обязующий имплементировать определенный набор методов, дабы уберечь программиста с плохой памятью от ошибки имплементации.

Полиморфизм

Полиморфизм — свойство системы, позволяющее иметь множество реализаций одного интерфейса. Ничего непонятно. Обратимся к трансформерам.

Положим, у нас есть три трансформера: Оптимус, Мегатрон и Олег. Трансформеры боевые, стало быть обладают методом attack(). Игрок, нажимая у себя на джойстике кнопку «воевать», сообщает игре, чтобы та вызвала метод attack() у трансформера, за которого играет игрок. Но поскольку трансформеры разные, а игра интересная, каждый из них будет атаковать каким-то своим способом. Скажем, Оптимус — объект класса Автобот, а Автоботы снабжаются пушками с плутониевыми боеголовками (да не прогневаются фанаты трансформеров). Мегатрон — Десептикон, и стреляет из плазменной пушки. Олег — басист, и он обзывается. А в чем польза?

Польза полиморфизма в данном примере заключается в том, что код игры ничего не знает о реализации его просьбы, кто как должен атаковать, его задача просто вызвать метод attack(), сигнатура которого одинакова для всех классов персонажей. Это позволяет добавлять новые классы персонажей, или менять методы существующих, не меняя код игры. Это удобно.

Инкапсуляция

Инкапсуляция — это контроль доступа к полям и методам объекта. Под контролем доступа подразумевается не только можно/неможно, но и различные валидации, подгрузки, вычисления и прочее динамическое поведение.

Во многих языках частью инкапсуляции является сокрытие данных. Для этого существуют модификаторы доступа (опишем те, которые есть почти во всех ООП языках):

• publiс — к атрибуту может получить доступ любой желающий
• private — к атрибуту могут обращаться только методы данного класса
• protected — то же, что и private, только доступ получают и наследники класса в том числе

class Transformer() < public function constructor()< >protected function setup() < >private function dance() < >> 

Как правильно выбрать модификатор доступа? В простейшем случае так: если метод должен быть доступен внешнему коду, выбираем public. В противном случае — private. Если есть наследование, то может потребоваться protected в случае, когда метод не должен вызываться снаружи, но должен вызываться потомками.

Аксессоры (геттеры и сеттеры)

Геттеры и сеттеры — это методы, задача которых контролировать доступ к полям. Геттер считывает и возвращают значение поля, а сеттер — наоборот, принимает в качестве аргумента значение и записывает в поле. Это дает возможность снабдить такие методы дополнительными обработками. Например, сеттер при записи значения в поле объекта, может проверить тип, или входит ли значение в диапазон допустимых (валидация). В геттер же можно добавить, ленивую инициализацию или кэширование, если актуальное значение на самом деле лежит в базе данных. Применений можно придумать множество.

В некоторых языках есть синтаксический сахар, позволяющий такие аксессоры маскировать под свойства, что делает доступ прозрачным для внешнего кода, который и не подозревает, что работает не с полем, а с методом, у которого под капотом выполняется SQL-запрос или чтение из файла. Так достигается абстракция и прозрачность.

Интерфейсы

Задача интерфейса — снизить уровень зависимости сущностей друг от друга, добавив больше абстракции.

Не во всех языках присутствует этот механизм, но в ООП языках со статической типизацией без них было бы совсем худо. Выше мы рассматривали абстрактные классы, затрагивая тему контрактов, обязующих имплементировать какие-то абстрактные методы. Так вот интерфейс очень смахивает на абстрактный класс, но является не классом, а просто пустышкой с перечислением абстрактных методов (без имплементации). Другими словами, интерфейс имеет декларативную природу, то есть, чистый контракт без капельки кода.

Обычно в языках, в которых есть интерфейсы, нет множественного наследования классов, но есть множественное наследование интерфейсов. Это позволяет классу перечислить интерфейсы, которые он обязуется имплементировать.

Классы с интерфейсами состоят в отношении «многие ко многим»: один класс может имплементировать множество интерфейсов, и каждый интерфейс, в свою очередь, может имплементироваться многими классами.

У интерфейса двустороннее применение:

1. По одну сторону интерфейса — классы, имплементирующие данный интерфейс.
2. По другую сторону — потребители, которые используют этот интерфейс в качестве описания типа данных, с которым они (потребители) работают.

Представим, что каркас трансформера оборудован тремя слотами: слот для оружия, для генератора энергии и для какого-нибудь сканера. Эти слоты обладают определенными интерфейсами: в каждый слот можно установить только подходящее оборудование. В слот для оружия можно установить ракетную установку или лазерную пушку, в слот для генератора энергии — ядерный реактор или РИТЭГ (радиоизотопный термоэлектрический генератор), а в слот для сканера — радар или лидар. Суть в том, что каждый слот имеет универсальный интерфейс подключения, а уже конкретные устройства должны соответствовать этому интерфейсу. К примеру, на материнских платах используется несколько типов слотов: слот для процессора позволяет подключать различные процессоры, подходящие под данный сокет, а слот SATA — любой SSD или HDD накопитель или даже CD/DVD.

Обращаю внимание, что получившаяся система слотов у трансформеров — это пример использования композиции. Если же оборудование в слотах будет сменным в ходе жизни трансформера, то тогда это уже агрегация. Для наглядности, мы будем называть интерфейсы, как принято в некоторых языках, добавляя заглавную «И» перед именем: IWeapon, IEnergyGenerator, IScanner.

// описания интерфейсов: interface IWeapon < function fire() <>// декларация метода без имплементации. Ниже аналогично > interface IEnergyGenerator < // тут уже два метода, которые должны будут реализовать классы: function generate_energy() <>// первый function load_fuel() <> // второй > interface IScanner < function scan() <>> // классы, реализующие интерфейсы: class RocketLauncher() : IWeapon < function fire()< // имплементация запуска ракеты >> class LaserGun() : IWeapon < function fire()< // имплементация выстрела лазером >> class NuclearReactor() : IEnergyGenerator < function generate_energy()< // имплементация генерации энергии ядерным реактором >function load_fuel() < // имплементация загрузки урановых стержней >> class RITEG() : IEnergyGenerator < function generate_energy()< // имплементация генерации энергии РИТЭГ >function load_fuel() < // имплементация загрузки РИТЭГ-пеллет >> class Radar() : IScanner < function scan()< // имплементация использования радиолокации >> class Lidar() : IScanner < function scan()< // имплементация использования оптической локации >> // класс - потребитель: class Transformer() < // привет, композиция: IWeapon slot_weapon // Интерфейсы указаны в качестве типов данных. IEnergyGenerator slot_energy_generator // Они могут принимать любые объекты, IScanner slot_scanner // которые имплементируют указанный интерфейс /* в параметрах методов интерфейс тоже указан как тип данных, метод может принимать объект любого класса, имплементирующий данный интерфейс: */ function install_weapon(IWeapon weapon)< this.slot_weapon = weapon >function install_energy_generator(IEnergyGenerator energy_generator) < this.slot_energy_generator = energy_generator >function install_scanner(IScanner scanner) < this.slot_scanner = scanner >> // фабрика трансформеров class TransformerFactory() < function build_some_transformer() < transformer = new Transformer() laser_gun = new LaserGun() nuclear_reactor = new NuclearReactor() radar = new Radar() transformer.install_weapon(laser_gun) transformer.install_energy_generator(nuclear_reactor) transformer.install_scanner(radar) return transformer >> // использование transformer_factory = new TransformerFactory() oleg = transformer_factory.build_some_transformer() 

К сожалению, в картинку не влезла фабрика, но она все равно необязательна, трансформера можно собрать и во дворе.

Обозначенный на картинке слой абстракции в виде интерфейсов между слоем имплементации и слоем-потребителем дает возможность абстрагировать одних от других. Вы можете это наблюдать, посмотрев на каждый слой в отдельности: в слое имплементации (слева) нет ни слова про класс Transformer, а в слое-потребителе (справа) нет ни слова про конкретные имплементации (там нет слов Radar, RocketLauncher, NuclearReactor и т. д.)

В таком коде мы можем создавать новые комплектующие к трансформерам, не затрагивая чертежи самих трансформеров. В то же время и наоборот, мы можем создавать новых трансформеров, комбинируя уже существующие комплектующие, либо добавлять новые комплектующие, не меняя существующих.

Утиная типизация

Явление, которое мы наблюдаем в получившейся архитектуре, называется утиной типизацией: если что-то крякает как утка, плавает как утка, и выглядит как утка, то, скорее всего — это утка.

Переводя это на язык трансформеров, звучать будет так: если что-то стреляет как пушка, и перезаряжается как пушка, скорее всего, это пушка. Если устройство генерирует энергию, скорее всего, это генератор энергии.

В отличие от иерархической типизации наследования, при утиной типизации трансформеру пофиг, какого класса пушку ему дали, и пушка ли это вообще. Главное, что эта штуковина умеет стрелять! Это не достоинство утиной типизации, а скорее компромисс. Может быть и обратная ситуация, как на этой картинке ниже:

ISP

(Interface Segregation Principle / Принцип разделения интерфейса / Четвертый принцип SOLID) призывает не создавать жирные универсальные интерфейсы. Вместо этого интерфейсы нужно разделять на более мелкие и специализированные, это поможет гибче их комбинировать в имплементирующих классах, не заставляя имплементировать лишние методы.

Абстракция

В ООП все крутится вокруг абстракции. Существуют фанатики, утверждающие, что абстракция должна быть частью ООП-троицы (инкапсуляция, полиморфизм, наследование). А мой инспектор по УДО говорил обратное: абстракция присуща для любого программирования, а не только для ООП, поэтому она должна стоять отдельно. С другой стороны, то же самое можно сказать и про остальные принципы, но из песни слов не выкинешь. Так или иначе, абстракция нужна, и особенно в ООП.

Уровень абстракции

Тут нельзя не процитировать одну известную шутку:
— любую архитектурную проблему можно решить добавлением дополнительного слоя абстракции, кроме проблемы большого количества абстракций.

В нашем примере с интерфейсами мы внедрили слой абстракции между трансформерами и комплектующими, сделав архитектуру более гибкой. Но какой ценой? Нам пришлось усложнить архитектуру. Мой психотерапевт говорил, что умение балансировать между простотой архитектуры и гибкостью приложения — это искусство. Выбирая золотую середину, следует опираться не только на собственный опыт и интуицию, но и на контекст текущего проекта. Поскольку будущее человек видеть пока не научился, нужно аналитически прикинуть, какой уровень абстракции и с какой долей вероятности может пригодиться в данном проекте, сколько времени потребуется на проработку гибкой архитектуры, и окупится ли затраченное время в будущем.

Неверный выбор уровня абстракции ведет к одной из двух проблем:

1. если абстракции недостаточно, дальнейшие расширения проекта будут упираться в архитектурные ограничения, которые ведут либо к рефакторингу и смене архитектуры, либо к обилию костылей (оба варианта обычно несут за собой боль и финансовые потери)
2. если уровень абстракции слишком высок, это приведет к оверинжинирингу в виде чересчур сложной архитектуры, которую трудно поддерживать, и излишней гибкости, которая никогда в этом проекте не пригодится. В этой ситуации любые простейшие изменения в проекте будут сопровождаться дополнительной работой для удовлетворения требований архитектуры (это тоже порой несет определенную боль и финансовые потери)

Еще важно понимать, что уровень абстракции определяется не для всего проекта в целом, а отдельно для разных компонентов. В каких-то местах системы абстракции может быть недостаточно, а где-то наоборот — перебор. Однако, неверный выбор уровня абстракции можно исправить своевременным рефакторингом. Ключевое слово — своевременным. Запоздалый рефакторинг провести проблематично, когда на данном уровне абстракции реализовано уже множество механизмов. Проводить обряд рефакторинга в запущенных системах может сопрягаться с острой болью в труднодоступных местах программиста. Это примерно как поменять фундамент в доме — дешевле построить рядом дом с нуля.

Давайте рассмотрим определение уровня абстракции из возможных вариантов на примере гипотетической игры «трансформеры-онлайн». Уровни абстракции в данном случае будут выступать как слои, каждый последующий рассматриваемый слой будет ложиться поверх предыдущего, забирая из него часть функционала в себя.

Первый слой. В игре есть один класс трансформера, все свойства и поведение описаны в нем. Это совсем деревянный уровень абстракции, подходит для казуальной игры, которая не предполагает никакой особой гибкости.

Второй уровень. В игре есть базовый трансформер с основными способностями и классы трансформеров со своей специализацией (типа разведчик, штурмовик, саппорт), которая описывается дополнительными методами. Тем самым игроку предоставляется возможность выбора, а разработчикам упрощается добавление новых классов.

Третий уровень. Помимо классификации трансформеров вводится агрегация с помощью системы слотов и компонентов (как в нашем примере с реакторами, пушками и радарами). Теперь часть поведения будет определяться тем, какой стаф игрок установил в своего трансформера. Это дает игроку еще больше возможностей для кастомизации игровой механики персонажа, а разработчикам дает возможность добавлять эти самые модули расширения, что в свою очередь упрощает работу гейм-дизайнерам по выпуску нового контента.

Четвертый уровень. В компоненты можно тоже включить собственную агрегацию, предоставляющую возможность выбора материалов и деталей, из которого собираются эти компоненты. Такой подход даст игроку возможность не только набивать трансформеров нужными комплектующими, но и самостоятельно производить эти комплектующие из различных деталек. Признаться, такой уровень абстракции я в играх никогда не встречал, и не без резона! Ведь это сопровождается значительным усложнением архитектуры, а регулировка баланса в таких играх превращается в ад. Но не исключаю, что такие игры существуют.

Как видим, каждый описанный слой, в принципе, имеет право на жизнь. Все зависит от того, какую именно гибкость мы хотим заложить в проект. Если в техническом задании ничего об этом не сказано, или автор проекта сам не знает, что может потребовать бизнес, можно посмотреть на похожие проекты в этой сфере и ориентироваться на них.

Паттерны проектирования

Десятилетия разработки привели к тому, что сформировался список наиболее часто применяемых архитектурных решений, которые со временем были классифицированы сообществом, и стали называться паттернами проектирования. Именно поэтому, когда я прочитал впервые про паттерны, я с удивлением обнаружил, что оказывается, многие из них я уже использую на практике, просто не знал, что у этих решений есть название.

Паттерны проектирования, как и абстракция, свойственны не только ООП разработке, но и другим парадигмам. Вообще, тема паттернов выходит за рамки данной статьи, но здесь хотелось бы предостеречь молодого разработчика, который только намерен познакомиться с паттернами. Это ловушка! Сейчас объясню, почему.

Предназначение паттернов — помощь в решении архитектурных проблем, которые либо уже обнаружились, либо, вероятнее всего, обнаружатся в ходе развития проекта. Так вот, у новичка, который прочитал про паттерны, может появиться непреодолимый соблазн использовать паттерны не для решения проблем, а для их порождения. А поскольку разработчик в своих желаниях необуздан, он может начать не решать задачу при помощи паттернов, а подстраивать любые задачи под решения с помощью паттернов.

Еще одна ценность от паттернов — формализации терминологии. Гораздо проще коллеге сказать, что в этом месте используется «цепочка обязанностей», чем полчаса рисовать поведение и отношения объектов на бумажке.

Заключение

В условиях современных требований наличие в вашем коде слова class не делает из вас ООП-программиста. Ибо если вы не используете описанные в статье механизмы (полиморфизм, композицию, наследование и т. д.), а вместо этого применяете классы лишь для группировки функций и данных, то это не ООП. То же самое можно решить какими-нибудь неймспейсами и структурами данных. Не путайте, иначе на собеседовании будет стыдно.

Хочется закончить свою песнь важными словами. Любые описанные механизмы, принципы и паттерны, как и ООП в целом не стоит применять там, где это бессмысленно или может навредить. Это ведет к появлению статей со странными заголовками типа «Наследование — причина преждевременного старения» или «Синглтон может приводить к онкологическим заболеваниям».

Я серьезно. Если рассмотреть случай с синглтоном, то его повсеместное применение без знания дела, стало причиной серьезных архитектурных проблем во многих проектах. И любители забивать гвозди микроскопом любезно его нарекли антипаттерном. Будьте благоразумны.

К сожалению, в проектировании не существует однозначных рецептов на все случаи жизни, где что применять уместно, а где неуместно. Это будет постепенно укладываться в голове с опытом.

Будь в курсе объектно-ориентированного программирования!

Объектно-ориентированное программирование (ООП) является одной из доминирующих моделей. В колледже мне постоянно вдалбливали значение и концепции ООП. Даже на некоторых собеседованиях от меня ожидалось, что я знаю эти основы наизусть. Вот почему мы разберем этот вопрос.

Представление этих концепций позволит познакомить новичков с важными знаниями высокого уровня, а тем, кто уже знаком — освежить эти знания в памяти.

Что такое объектно-ориентированное программирование

ООП — это модель компьютерного программирования, которая организует разработку программного обеспечения с помощью объектов и классов.

Объекты являются основными единицами ООП. Они могут имитировать объекты реального мира, такие как собака, стол или машина. Это означает, что они могут хранить данные и выполнять действия.

Данные объекта реализуются с помощью полей, а поведение реализуется с помощью методов.

Классы — это просто схемы объекта. Они определяют состояние и поведение, которые могут вызывать объекты.

Абстракция

Процесс абстракции скрывает от объекта ненужные детали и показывает только существенные. Поэтому пользователю предоставляется ограниченный объем информации для взаимодействия.

Например, управляя автомобилем, вы не беспокоитесь о внутренней работе двигателя или о том, как шины управляют автомобилем. Все это остается за кадром.

Вы просто взаимодействуете с основными механизмами, которые предоставляет интерфейс. Отдаете команды, которые должна выполнять машина, например, нажимаете на газ и поворачиваете руль. При этом вам все равно, как именно выполняются эти команды.

То же самое и в ООП. Если вы создаете переменную Airplane и вызываете его функцию для prepareForTakeoff() , вы знаете лишь, что Airplane готовится к взлету. Однако в коде могут происходить и другие вещи, такие как тестирование крыльев и запуск диагностики двигателей.

Абстракция достигается за счет использования абстрактных классов и интерфейсов в Java.

Абстракция == скрытая реализации

Инкапсуляция

Инкапсуляция защищает данные объекта, заключая их в единый блок, что позволяет контролировать изменение и видимость. Вместо прямого доступа к данным вы должны вызвать функцию, которая изменяет или извлекает их для вас. Это создает дополнительный уровень безопасности для объекта.

Например, если у вас есть объект таблицы с открытыми полями, вы сможете установить поля в любое время. Вы можете подумать, что это не имеет значения, но что если вы где-нибудь случайно установите table.legs = null ? Это может сломать весь объект и приложение (поскольку это уже не таблица).

Однако, если вы инкапсулируете это поле в установщике setLegs(null) , вы можете добавить проверку, которая игнорирует установку «legs» в значение null, тем самым укрепляя приложение.

Инкапсуляция == сокрытие информации

Наследование

Наследование позволяет одному классу получать данные и поведение от другого класса. Основным преимуществом этого является повторное использование, которое экономит время и усилия, делая код более читабельным.

Например, класс Student и класс Teacher могут быть дочерними элементами класса Person. Ученик и Учитель наследуют поля ( firstName , lastName , dateOfBirth ) и методы ( doWork() , goToSchool() ) класса Person.

Классы Student или Teacher теперь имеют доступ к данным и методам Person. Таким образом любые объекты, которые создают копии этих двух классов, также могут вызывать их (если они общедоступны).

В Java наследование достигается путем «расширения» родительского класса.

Полиморфизм

Честно говоря, звучит круче, чем есть на самом деле. Полиморфизм — это условие существования нескольких различных форм. В ООП полиморфизм позволяет данным или методам с одним и тем же именем означать разные вещи в разных контекстах. Но что это вообще значит?

Взгляните еще раз на пример наследования. Поскольку и Ученик, и Учитель наследуют функцию doWork() от класса Person, они оба могут вызывать ее. Мы также можем предложить им реализовать собственный способ «делать работу».

• Учитель может оценивать работы.
• Студент может учиться.

Это называется переопределением метода из родительского класса. Теперь всякий раз, когда создается объект «Учитель» и вызывается функция doWork() , Учитель будет «оценивать работы». И если объект Person и вызывает doWork() , он просто «читал книгу».

Другой случай, когда вы увидите полиморфизм в действии, — это перегрузка метода. Перегрузка достигается за счет изменения количества аргументов и/или изменения типа аргументов в методе.

Например, в классе House у вас могут быть следующие методы:

• paint()
• paint(String color)
• paint(String color1, String color2)
• paint(boolean usePrimer)

Вывод

Объяснения этих четырех понятий очень общие, потому что я хотел сделать их понятными для самого широкого круга читателей. Оставьте комментарий ниже с любыми другими примерами и словами по этим темам или ООП в целом. Спасибо!

Что такое объекты и классы: 1‑я часть гайда по ООП

Почти всё современное программирование построено на принципах ООП, поэтому их должен понимать каждый разработчик. Узнайте основы из этой статьи.

Фото: Sonja Flemming / NBCUniversal / Getty Images

Евгений Кучерявый

Пишет о программировании, в свободное время создаёт игры. Мечтает открыть свою студию и выпускать ламповые RPG.

Это первая статья из серии, посвящённой объектно-ориентированному программированию. Она предназначена для тех, кто хочет понять суть этой парадигмы разработки, а не просто научиться использовать классы и объекты.

Цикл состоит из статей, посвящённых различным аспектам ООП:

• что такое классы и объекты;
• особенности работы с объектами;
• модификаторы доступа, инкапсуляция;
• перегрузка методов;
• полиморфизм;
• наследование и ещё немного полиморфизма;
• абстрактные классы и интерфейсы;
• практикум.

Все примеры в этой серии написаны на языке C#. Для наглядности они будут связаны с разработкой игр, потому что именно в играх (хотя далеко не только в них) активно используются объекты.

Перед тем как приступать к изучению ООП, убедитесь, что знакомы со следующими понятиями:

• переменные и типы данных,
• условные конструкции,
• циклы,
• коллекции (желательно).

Работа будет проходить в Visual Studio 2019, но вполне подойдёт и VS 2017.

В конце каждой статьи будут задания, которые помогут закрепить тему. Выполнять их необязательно, но имейте в виду, что осилить ООП без практики просто невозможно. Если же вам лень выполнять задания, можете просто посмотреть наш вариант решения. Итак, поехали!

Введение в объектно-ориентированное программирование:

• Что такое ООП
• Какие у него плюсы и минусы
• Что такое абстракция, инкапсуляция, наследование и полиморфизм
• Объекты и классы: как их использовать
• Как создать класс
• Как использовать поля и свойства класса
• Как создать метод
• Что такое конструктор объекта
• Домашнее задание
• Что запомнить

Что такое ООП

Объектно-ориентированное программирование (сокращённо ООП) — это парадигма разработки программного обеспечения, согласно которой приложения состоят из объектов.

На объектах и классах строится всё ООП. Поэтому давайте чётко обозначим, чем они отличаются друг от друга.

Класс — это тип данных, созданный пользователем. Он содержит разные свойства и методы, как, например, тип String или Int.

Объект — это экземпляр класса, или его копия, которая находится в памяти компьютера. Например, когда вы создаёте переменную типа String и присваиваете ей значение «Строка», то в памяти создаётся экземпляр класса String.

По-другому можно сказать, что объекты — это сущности, у которых есть свойства и поведение. Обычно объекты являются экземплярами какого-нибудь класса. Например, в игре может быть класс Character («Персонаж»), а его экземплярами будут hero или npc.

Свойства — это данные, которые связаны с конкретным объектом:

• здоровье,
• очки,
• деньги,
• сила,
• ловкость,
• интеллект,
• скорость,
• координаты.

Поведение объекта определяется с помощью методов — специальных блоков кода, которые можно вызывать из разных частей программы. Например, у того же объекта Character могут быть следующие методы:

• идти,
• атаковать,
• говорить,
• подобрать,
• выбросить,
• использовать.

Используя эти свойства и методы, можно значительно ускорить разработку, сделать код более читаемым. К тому же самому программисту проще составлять код, если он думает с помощью объектов.

Разработчики не пишут какую-то функцию, которая будет делать что-то для программы в целом. Вместо этого они мысленно разделяют приложение на отдельные компоненты и продумывают их свойства и поведение.

Такую парадигму используют многие популярные языки:

• C#,
• Java,
• Python,
• JavaScript,
• PHP,
• Kotlin,
• Swift,
• Objective-C,
• C++.

У нас также есть статья по ООП на Python. Поэтому если вы не любите C#, то можете изучить главные принципы на Python.

Плюсы и минусы объектно-ориентированного программирования

Плюсы	Минусы
Легко читается. Не нужно выискивать в коде функции и выяснять, за что они отвечают	Потребляет больше памяти. Объекты потребляют больше оперативной памяти, чем примитивные типы данных
Быстро пишется. Можно быстро создать сущности, с которыми должна работать программа	Снижает производительность. Многие вещи технически реализованы иначе, поэтому они используют больше ресурсов
Проще реализовать большой набор функций. Так как на написание кода уходит меньше времени, можно гораздо быстрее создать приложение с множеством возможностей	Сложно начать. Парадигма ООП сложнее функционального программирования, поэтому на старт уходит больше времени
Меньше повторений. Не нужно писать однотипные функции для разных сущностей	⁣

Основные принципы объектно-ориентированного программирования

Всё объектно-ориентированное программирование строится на четырёх понятиях:

Чтобы стало понятнее, представим, что у нас есть класс «Кошка». В нём присутствуют несколько атрибутов — например, «окрас», «порода» и «возраст», а также методов — например, «спать». И когда у нас есть класс, мы можем создать сколько угодно его экземпляров с разными свойствами. Например, мы можем добавить несколько пород кошек:

Теперь перейдём к принципам ООП.

Абстракция

При создании класса мы упрощаем его до тех атрибутов и методов, которые нужны в этом конкретном коде, не пытаясь описать его целиком и отбрасывая всё второстепенное. Скажем, все кошки теоретически умеют охотиться, но если наша программа не предназначена для ловли мышей, то и прописывать этот метод незачем.

Подробно об абстракции и абстрактных классах в ООП можно прочитать в другой нашей статье.

Инкапсуляция

Доступ к данным объекта должен контролироваться, чтобы пользователь не мог изменить их в произвольном порядке и что-то поломать. Поэтому для работы с данными программисты пишут публичные методы, которые составляют интерфейс объекта.

Возвращаясь к нашим кошечкам. Мы можем разрешить изменять атрибут «возраст», но только в большую сторону (к сожалению, с годами никто не молодеет), а атрибут «порода» лучше открыть только для чтения — ведь порода кошки не меняется.

Подробно об инкапсуляции с примерами кода читайте в гайде Skillbox Media.

Наследование

Классы могут передавать свои атрибуты и методы классам-потомкам. Например, мы хотим создать новый класс «Домашняя кошка». Он практически идентичен классу «Кошка», но у него появляются новые атрибуты — «хозяин» и «кличка», а также метод «клянчить вкусняшку». Достаточно объявить «Домашнюю кошку» наследником «Кошки» и прописать новые атрибуты и методы — вся остальная функциональность перейдёт от родителя к потомку.

Больше о наследовании, с примерами кода и полезными практическими советами, читайте в статье «Наследование и ещё немного полиморфизма: 6-я часть гайда по ООП».

Полиморфизм

Этот принцип позволяет применять одни и те же команды к объектам разных классов, даже если они выполняются по-разному. Например, помимо класса «Кошка», у нас есть никак не связанный с ним класс «Попугай» — и у обоих есть метод «спать». Несмотря на то, что кошки и попугаи спят по-разному (кошка сворачивается клубком, а попугай сидит на жёрдочке), для этих действий можно использовать одну команду.

Объекты и классы: как их использовать

Классами в C# является практически всё — строки, числа, массивы и так далее. У каждого из них есть свой набор свойств (например, количество символов в строке или размер типа данных), а также методы, которые позволяют удобно работать с объектами класса (например, отсортировать массив или сложить два числа).

На основе «базовых» классов из C#, мы можем создавать свои. К примеру, возьмём числа типа Int64 и создадим с помощью них числа с плавающей точкой. Такой класс, конечно, уже есть, но мы можем переопределить его по-своему.

Изучая C#, разработчик в первый же день сталкивается с классами и объектами. Например, вот как выглядит первая программа любого новичка:

Как создать класс

Чтобы создать класс, откройте в Visual Studio меню Project и выберите пункт Add Class…:

Затем введите его название и нажмите Add:

Программа создаст отдельный файл с таким кодом:

Если доступ к полям открыт, то с ними можно проводить вычисления или просто получать их значения. Если же нужно запретить доступ к определённым полям — используйте свойства.

Это специальные конструкции, которые позволяют обращаться к полям. Чтобы создать свойства, нужно сначала закрыть доступ к полям с помощью уровня доступа private — тогда они будут доступны только изнутри класса:

Как создать метод

Теперь можно приступить к работе с поведением объектов. Оно реализуется с помощью методов — специальных блоков кода, которые позволяют избежать повторений в проекте.

Методы являются аналогами функций (возвращают значение) и процедур (не возвращают), но с той разницей, что они являются частью какого-то класса. Например, можно в классе Character создать метод Move(), который будет отвечать за движение персонажа.

Если же нужно, чтобы метод что-то возвращал, то указывается его тип и используется оператор return:

Конструктор объекта

В примере выше объект создаётся с уже заданными значениями, но есть возможность указывать свои параметры. Для этого используются конструкторы — специальные методы, которые запускаются при инстанцировании экземпляра класса. С их помощью можно передать объекту параметры и провести необходимые операции.

Вот пример того же класса с конструктором:

Домашнее задание

Создайте консольную игру, в которой игрок сможет управлять персонажем с помощью команд. Возможности, которые должны быть в игре:

• перемещение;
• атака;
• получение опыта за победу над врагами;
• повышение уровня и здоровья персонажа.

Что запомнить

Это лишь вступление в ООП, и ещё многое предстоит изучить, чтобы начать применять его в полную силу. Например, нужно понять, как технически работают классы, как они хранятся в памяти, почему их называют ссылочными типами и так далее.

ООП — сложная, но эффективная парадигма программирования. Её стоит знать всем, кто хочет создавать программы и найти работу, потому что почти все популярные языки её поддерживают. И несмотря на то, что некоторые разработчики утверждают, будто «ООП умерло», потребность в программистах, которые владеют этим подходом, продолжает расти.

Больше интересного про код в нашем телеграм-канале. Подписывайтесь!

Читайте также:

Что такое объектно-ориентированное программирование: принципы, преимущества и недостатки

Существуют разные подходы к разработке программного обеспечения. Одним из наиболее популярных и эффективных является объектно-ориентированное программирование (ООП). С его помощью можно создавать, масштабировать и поддерживать довольно сложные проекты. Если ты хочешь стать разработчиком (Python, Java, Frontend или Fullstack), понимание основ ООП – это один из ключевых шагов на пути к успеху.

Сегодня расскажем о том, что такое объектно-ориентированное программирование, для чего оно нужно и каковы его принципы. Про плюсы с минусами тоже поговорим. Но сначала разберемся с его предшественником.

Что такое процедурное программирование и в чем его минусы

До появления ООП, доминирующим подходом к разработке было процедурное программирование. В нем программа разбивается на набор функций и работает последовательно, выполняя инструкции в строгом порядке. Это применимо для написания небольших приложений или скриптов, которые выполняют простые действия, такие как чтение и запись данных, сортировка и т.д.

В случае сложно софта могут возникнуть проблемы. Во-первых, связи между отдельными функциями не всегда очевидны. Во-вторых, процедурное программирование не обладает механизмами для повторного использования кода. Каждая функция выполняет свою уникальную задачу, и нет способа использовать ее в других частях ПО. Это усложняет разработку, поддержку и расширение софта при изменении требований.

ООП лишено таких недостатков и позволяет вносить изменения в объект, который является ключевым элементом программы.

Что такое объектно-ориентированное программирование

ООП – это подход к разработке программного обеспечения, который сосредоточен на объектах, а не на функциях. То есть программа разбивается на набор объектов, которые взаимодействуют друг с другом.

Структура ООП состоит из объектов, классов, атрибутов и методов.

• Объекты – это экземпляры классов, которые представляют реальные или абстрактные сущности.
• Классы – шаблоны для создания объектов, определяющие их атрибуты и методы.
• Атрибуты – это данные объекта, которые хранят его состояние.
• Методы – функции, которые могут изменять состояние объекта или выполнять определенные действия.

Вот пример для понимания структуры объектно-ориентированного программирования:

Объект: тестировщик Антон

Атрибуты: зарплата и обязанности

Как видишь, атрибуты и методы здесь являются свойствами объекта. Такой подход позволяет упростить разработку комплексного ПО и писать хорошо структурированный код, с которым приятно работать.

Принципы объектно-ориентированного программирования

ООП основано на четырех основных принципах: инкапсуляция, наследование, полиморфизм и абстракция. Давай подробнее рассмотрим каждый из них.

• Инкапсуляция. Данные и методы, связанные с ними, хранятся внутри объекта. Это позволяет скрывать его внутреннюю реализацию и предоставлять только интерфейс, необходимый для взаимодействия. Так разработчик может создавать надежные и защищенные программы, предотвращая несанкционированный доступ. Кибербезопасность – это очень важно сейчас.
• Наследование. В ООП можно создавать новые классы на основе уже существующих. Новый класс называется производным, а существующий – базовым или родительским. При наследовании производный класс получает все атрибуты и методы базового и может добавлять свои собственные. Наследование дает возможность повторно использовать код и создавать иерархии классов «от общего к частному» для реализации сложных схем. Это способствует повышению эффективности разработки и обеспечивает более логичную организацию кода. Не нужно постоянно переписывать одинаковые свойства для разных объектов, достаточно унаследовать их от одного «родителя».
• Полиморфизм. Объекты разных классов могут иметь одинаковые методы, но реализовывать их разными способами. Программа работает со всеми объектами, используя общий интерфейс, что делает код более гибким и универсальным.
• Абстракция. Вместо того чтобы детально описывать каждую часть системы, абстракция фокусируется только на самом важном. Она позволяет разработчикам скрыть сложность реализации и сосредоточиться на ключевых аспектах объекта.

ООП кажется идеальным подходом. Но так ли это на самом деле? Читай дальше, чтобы узнать ответ.

Преимущества и недостатки объектно-ориентированного программирования

Плюсы объектно-ориентированного программирования являются одной из причин его широкого применения в разных областях разработки. Вот некоторые из них:

• Модульность и повторное использование кода. ООП позволяет разделить программу на небольшие и понятные части, которые отвечают за определенную функциональность. Модули, классы и объекты могут быть использованы повторно, что упрощает разработку, отладку и поддержку ПО.
• Гибкость и масштабируемость. ООП делает программу более гибкой и расширяемой, позволяя добавлять новые классы и методы без необходимости переписывать весь код. Это обеспечивает возможность адаптации софта к изменяющимся требованиям.
• Простота сопровождения. Каждый объект имеет свою собственную функциональность и данные, что упрощает поиск и исправление ошибок. Код становится понятным, поэтому тестировщикам и программистам с ним проще работать.
• Безопасность. Софт с инкапсулированным кодом сложнее взломать.
• Улучшение производительности. Разработчики пишут оптимизированный и эффективный код, что может привести к повышению производительности программы.
• Легкая интеграция. ООП позволяет быстро интегрировать различные компоненты программы, создавая объекты, которые взаимодействуют друг с другом. Это упрощает разработку сложных систем.

Несмотря на множество преимуществ, объектно-ориентированное программирование имеет некоторые недостатки, которые следует учитывать при разработке ПО:

• Более сложная кривая обучения по сравнению с процедурным программированием. Потребуются время и усилия, чтобы полностью освоить концепции ООП и применять их в практике.
• Возможность дублирования кода и избыточности. В случае неправильного проектирования классов и объектов может возникнуть ситуация, когда одна и та же функциональность реализована в нескольких частях кода, что приводит к избыточности и сложности обслуживания.
• Перегрузка памяти и обработки данных. Классы и объекты потребляют больше памяти, чем простые процедурные структуры данных, поскольку они содержат дополнительную информацию, такую как методы и свойства.

ООП может быть полезным для большинства проектов. Но разработчики должны учитывать все факторы при выборе парадигмы программирования, чтобы обеспечить оптимальную производительность своих решений.

Примеры использования принципов ООП

Принципы объектно-ориентированного программирования широко применяются в разных областях разработки. Вот несколько примеров из реальной жизни:

Веб-разработка. Классы, объекты, наследование и полиморфизм позволяют заводить разные типы пользователей, товаров, заказов и других сущностей на основе общих шаблонов. Это полезно, например, при создании социальных сетей или интернет-магазинов.

Разработка игр. Чтобы добавлять персонажей, а также предметы, миры и прочие элементы с общими характеристиками.

Медицина. ООП применяется для разработки медицинских информационных систем, которые хранят и обрабатывают данные. Классы и объекты представляют пациентов, врачей, лекарства и т.д. Инкапсуляция обеспечивает безопасное хранение и доступ к ним

Какие языки программирования поддерживают ООП

Существует множество языков программирования, которые поддерживают эту парадигму. Вот несколько популярных примеров:

• Java использует классы и объекты для организации кода.
• C++ предоставляет все основные возможности ООП.
• Python – высокоуровневый язык, который подходит как для процедурного, так и для объектно-ориентированного программирования.
• C# широко применяется для разработки приложений на платформе .NET и тоже поддерживает ООП.
• Ruby – это динамический, интерпретируемый язык, который активно использует принципы объектно-ориентированного программирования.
• PHP обладает всеми необходимыми инструментами для создания классов, объектов, наследования, инкапсуляции и полиморфизма.

Большинство современных языков программирования поддерживают ООП, так как это широко распространенный и эффективный подход к написанию кода. Также нужно понимать, что объектно-ориентированное программирование не всегда является лучшим вариантом для разработки и учитывать специфику требований и задач.

Если ты хочешь стать программистом, но пока не определился с направлением, запишись на один бесплатных марафонов от GoIT. Попробуй себя в роли Python-разработчика, Java-программиста или тестировщика. Узнай больше про эти профессии, создай первые проекты и проверь свои силы. Возможно, тебе понравится одна из них.

А если уже все решил, ждем тебя на наших онлайн-курсах. Перестань откладывать жизнь на завтра и начни действовать прямо сейчас!