OOP là gì? Tìm hiểu thông tin lập trình hướng đối tượng chi tiết

OOP là một trong những kỹ thuật lập trình quan trọng được rất nhiều người quan tâm. Khám phá thông tin OOP là gì hiện đang là chủ đề được đông đảo mọi người tìm kiếm, đặc biệt là người làm lập trình viên chuyên nghiệp. Để hiểu cụ thể và chi tiết hơn các thông tin về lập trình hướng đối tượng OOP, bạn đọc hãy tham khảo nội dung bài viết sau đây của Unica nhé.

OOP là gì?

OOP là viết tắt của từ cụm từ Object-Oriented Programming, nghĩa tiếng việt là Lập trình hướng đối tượng. Đây là một kỹ thuật lập trình cho phép các lập trình viên thiết kế phần mềm xung quanh dữ liệu hoặc đối tượng thay vì các hàm và logic. Mỗi đối tượng sẽ có các thuộc tính và phương thức riêng và chúng không hoạt động độc lập mà tương tác với nhau để thực hiện các chức năng của chương trình.

OOP là gì?

OOP tập trung chủ yếu vào các đối tượng mà nhà phát triển muốn thao tác thay vì quan tâm đến logic để tạo ra chúng. Vì vậy, OOP rất phù hợp với những phần mềm lớn và phức tạp. Ví dụ OPP thích hợp sử dụng cho phần mềm mô phỏng hệ thống sản xuất

Ví dụ:

• Các ngôn ngữ OOP phổ biến có thể kể đến như: Ruby, Scala, JADE, Emerald.

• Các ngôn ngữ lập trình được thiết kế chủ yếu cho OOP bao gồm: Java, Python, C++

• Các ngôn ngữ lập trình khác kết hợp với OOP bao gồm: Ngôn ngữ lập trình Visual Basic .NET; PHP; JavaScript.

Các thành phần chính trong OOP

OOP gồm hai thành phần chính đó là: Đối tượng (Object) và Lớp (Class). Cụ thể 2 thành phần này được hiểu như sau:

Đối tượng (Object)

Object (đối tượng) là một thực thể trong thế giới thực được mô hình hóa lên bằng máy tính. Hiểu đơn giản, Object chính là một hiện thực hay ví dụ cụ thể của Class. Object khi khởi tạo sẽ mang đầy đủ thông tin mà Class định nghĩa. Mỗi đối tượng sẽ bao gồm 2 thông tin đó là:

• Thuộc tính: Bao gồm thông tin, đặc điểm của đối tượng.

• Phương thức: Bao gồm các thao tác, hành động mà đối tượng có thể thực chiến.

Các thành phần chính trong OOP

Lớp (Class)

Trong OOP, lớp là các template hay cấu trúc để sử dụng nhằm mục đích xây dựng nên các Object (đối tượng). Một lớp sẽ mô tả các thuộc tính và phương thức chung cho một nhóm đối tượng. Hiểu đơn giản là những đối tượng có chung đặc điểm thì sẽ được nhóm với nhau thành một lớp.

Sự khác nhau giữa đối tượng và lớp

Lớp và đối tượng khác nhau như sau:

• Đối tượng chính là một thực thể trong thế giới thực được mô hình hóa bằng máy tính, còn lớp là khuôn mẫu để tạo ra các đối tượng.

• Đối tượng bao gồm trạng thái (Data) và Hành vi (behavior) còn lớp chỉ mô tả mỗi thuộc tính và phương thức chung của một nhóm đối tượng.

• Đối tượng được tạo ra từ một lớp trong khi lớp có thể tạo ra các đối tượng.

Ưu và nhược điểm của lập trình hướng đối tượng

OOP mang lại nhiều lợi ích thiết thực trong phát triển phần mềm, không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình xây dựng, bảo trì và mở rộng hệ thống mà còn mang lại rất nhiều lợi ích khác. Tuy nhiên bên cạnh những lợi ích thì OOP cũng còn tồn tại một số nhược điểm nhất định. Dưới đây là những ưu, nhược điểm của lập trình hướng đối tượng, hãy tham khảo nhé.

Ưu điểm

• Bảo trì dễ dàng: Cấu trúc rõ ràng và có tổ chức giúp lập trình viên dễ dàng sửa lỗi, cập nhật hoặc nâng cấp các phần riêng biệt mà không gây ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.

• Khả năng tái sử dụng mã nguồn: Thông qua tính kế thừa, các lớp có thể sử dụng lại mã nguồn đã có mà không cần viết lại từ đầu. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và công sức cho lập trình viên.

• Tăng năng suất lập trình: Việc tận dụng các thư viện có sẵn và mã tái sử dụng giúp lập trình viên xây dựng ứng dụng mới nhanh hơn, hiệu quả hơn.

• Dễ dàng mở rộng và nâng cấp hệ thống: OOP cho phép bổ sung hoặc thay đổi chức năng của từng thành phần mà không ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống, nhờ vào nguyên tắc đóng gói và tách biệt giữa các đối tượng.

• Giao tiếp dễ dàng: Việc truyền thông giữa các đối tượng thông qua giao diện rõ ràng giúp mô tả hệ thống bên ngoài đơn giản và dễ hiểu hơn.

• Bảo mật và ổn định cao: Tính đóng gói và trừu tượng hóa giúp ẩn đi các chi tiết phức tạp bên trong lớp, giảm rủi ro lỗi do tác động bên ngoài, đồng thời dễ bảo trì và kiểm soát truy cập dữ liệu.

• Giảm chi phí phát triển phần mềm: Nhờ vào các đặc tính như tái sử dụng mã, bảo trì dễ dàng và phát triển nhanh hơn, OOP giúp tiết kiệm chi phí đáng kể trong quá trình phát triển phần mềm.

OOP mang lại nhiều lợi ích thiết thực trong phát triển phần mềm

Nhược điểm

• Thiên về cấu trúc dữ liệu, thiếu tập trung vào thuật toán: OOP quá chú trọng vào việc mô hình hóa dữ liệu thông qua các đối tượng mà không tập trung vào việc xử lý logic, thuật toán, trong khi logic, thuật toán mới là yếu tố then chốt trong nhiều loại ứng dụng phức tạp.

• Mã nguồn có thể trở nên phức tạp và cồng kềnh: Việc xây dựng hệ thống theo OOP đòi hỏi phải xác định lớp, đối tượng, mối quan hệ giữa các thành phần… Điều này có thể khiến mã trở nên dài dòng, khó đọc – đặc biệt là với những dự án nhỏ hoặc đơn giản.

• Hiệu suất thấp hơn và thời gian biên dịch lâu hơn: Do đặc thù sử dụng nhiều lớp, kế thừa và tính đa hình, mã OOP thường tốn nhiều tài nguyên hệ thống hơn khi chạy hoặc biên dịch, ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể của chương trình.

• Không phải lúc nào cũng phù hợp: OOP thường không thích hợp với các tác vụ đơn giản, script ngắn hoặc những bài toán thiên về xử lý tuyến tính hoặc hàm.

4 Nguyên lý cơ bản của OOP

OOP bao gồm 4 nguyên lý cơ bản đó là: Tính đóng gói, tính kế thừa, tính đa hình, tính trừu tượng. Cụ thể đặc điểm các nguyên lý này như sau:

Tính đóng gói (Encapsulation)

Đóng gói là quá trình gộp dữ liệu (thuộc tính) và hành vi (phương thức) thành các lớp để tiện cho việc quản lý và sử dụng. Đóng gói che giấu đi một số thông tin và chi tiết cài đặt nội bộ để bên ngoài không thể nhìn thấy được.

Mục tiêu của đóng gói:

• Che giấu dữ liệu nội bộ: Giúp bảo vệ các thành phần bên trong đối tượng khỏi bị thay đổi hoặc truy cập trái phép.

• Tăng tính bảo trì: Việc thay đổi cách hoạt động bên trong không ảnh hưởng đến phần sử dụng bên ngoài.

• Đơn giản hóa việc sử dụng đối tượng: Người dùng chỉ cần biết các phương thức “công khai” mà không cần quan tâm đến cách chúng được triển khai.

Cách thực hiện: Đóng gói được thực hiện bằng cách sử dụng các từ khóa truy cập trong ngôn ngữ lập trình. Các từ khóa này được sử dụng để chỉ định mức độ truy cập của các thuộc tính và phương thức của đối tượng. Thông thường trong ngôn ngữ lập trình Java, các từ khóa truy cập được sử dụng như sau:

Nguyên lý cơ bản của OOP

Tính kế thừa (Inheritance)

Kế thừa (Inheritance) là một nguyên tắc cốt lõi trong lập trình hướng đối tượng, cho phép lớp con (subclass) kế thừa các thuộc tính và phương thức từ lớp cha (superclass), giúp tái sử dụng mã, mở rộng hệ thống dễ dàng và giảm trùng lặp logic.

Ví dụ: Lớp smartphone là lớp cha - mô tả các thuộc tính và phương thức chung của tất cả các loại smartphone. Các lớp Android và Iphone là lớp con, kế thừa từ lớp cha là smartphone.

Nguyên lý kế thừa được chia thành nhiều loại, bao gồm:

• Kế thừa đơn: Một lớp chỉ kế thừa duy nhất từ một lớp khác.

• Kế thừa đa: Một lớp có thể kế thừa từ nhiều lớp khác.

• Kế thừa đa cấp: Một lớp có thể kế thừa từ một lớp cha, và lớp cha này lại có thể kế thừa từ một lớp khác.

• Kế thừa thứ bậc: Một lớp có thể kế thừa từ nhiều lớp cha, và các lớp cha này có thể có nhiều mối quan hệ với nhau.

Tính đa hình (Polymorphism)

Đa hình cho phép cùng một phương thức hoặc hành vi có thể được thực thi theo nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào đối tượng cụ thể. Hiểu đơn giản, đa hình là khái niệm mà hai hoặc nhiều lớp có những phương thức giống nhau nhưng có thể được thực thi theo nhiều cách khác nhau. Đa hình là yếu tố quan trong giúp hệ thống linh hoạt, mở rộng và dễ bảo trì.

Ví dụ: Mỗi một smartphone kế thừa từ lớp cha Smartphone nhưng có thể lưu trữ dữ liệu theo nhiều cách khác nhau. Android thì lưu trữ bằng Google Drive còn Iphone thì lưu trữ trên Icloud.

Tính đa hình - đặc điểm của lập trình hướng đối tượng

Tính trừu tượng (Abstraction)

Trừu tượng (Abstraction) là khả năng ẩn đi những chi tiết không cần thiết và chỉ giữ lại những đặc điểm cốt lõi của đối tượng hoặc hành vi liên quan đến bài toán cần giải quyết. Đây là nguyên tắc giúp lập trình viên tập trung vào "cái gì" thay vì "như thế nào", từ đó đơn giản hóa việc xây dựng hệ thống phần mềm.

Tính trừu tượng được thể hiện qua việc sử dụng interface hoặc abstract class. Cụ thể như sau:

• Interface: Đây là tập hợp các phương thức. Một lớp khi triển khai một interface phải định nghĩa toàn bộ phương thức mà giao diện đó quy định.

• Abstract class: Đây là lớp không thể khởi tạo trực tiếp, nó có thể chứa cả phương thức trừu tượng (không có thân hàm) lẫn phương thức đã được định nghĩa sẵn. Abstract class cho phép các lớp con kế thừa và mở rộng hoặc ghi đè các hành vi được định nghĩa sẵn.

4 Ứng dụng phổ biến của OOP

OOP là kỹ thuật lập trình mạnh mẽ được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghệ hiện đại. Dưới đây là 4 lĩnh vực nổi bật ứng dụng OOP:

Phát triển phần mềm

OOP là nền tảng trong việc xây dựng các ứng dụng phần mềm hiện đại, từ hệ thống quản lý, phần mềm desktop, đến các ứng dụng di động và web.

Ưu điểm: Cho phép mô hình hóa các thực thể ngoài đời thực bằng các đối tượng. Nhờ đó, mã nguồn dễ quản lý, mở rộng và bảo trì.

Thiết kế web

OOP được ứng dụng nhiều trong thiết kế web để tạo ra các trang web thân thiện, dễ sử dụng giúp người dùng thao tác dễ dụng.

Ví dụ: Sử dụng OOP cho website thương mại điện tử để tạo ra  các đối tượng cho sản phẩm, danh mục, giỏ hàng,... Bên cạnh đó bằng cách sử dụng tính đóng gói có trong OOP, lập trình viên cũng có thể ẩn đi các chi tiết triển khai của các đối tượng. Từ đó, việc bảo trì mã trở nên dễ dàng hơn.

Trí tuệ nhân tạo

OOP hỗ trợ phát triển các hệ thống AI và Machine Learning nhờ khả năng cấu trúc hóa tốt các thành phần, mô hình và quy trình. Nhờ đó tổ chức các thuật toán, mô hình học, dữ liệu huấn luyện thành các đối tượng có thể mở rộng và tái sử dụng.

Ứng dụng phổ biến của OOP

Trò chơi điện tử

Ngoài những ứng dụng trên, hiện nay OOP cũng được ứng dụng trong trò chơi điện tử để tạo ra được các trò chơi điện tử  có lối chơi và đồ họa phức tạp. OOP cung cấp các nguyên tắc và kỹ thuật giúp lập trình viên tạo ra được các trò chơi điện tử dễ dàng sửa đổi và mở rộng.

Vì sao nên học OOP

Lập trình hướng đối tượng (OOP) là nền tảng quan trọng trong ngành phát triển phần mềm hiện đại. Dù bạn đang sử dụng ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng hay không, thì việc hiểu và nắm vững OOP vẫn là một nền tảng quan trọng trong hành trình phát triển phần mềm. Dưới đây là những lý do rõ ràng vì sao lập trình viên nên đầu tư thời gian học và ứng dụng OOP:

• Tiêu chuẩn phổ biến trong ngành phát triển phần mềm: Lập trình hướng đối tượng ngày nay đã trở thành chuẩn mực được áp dụng rộng rãi trong đa số các ngôn ngữ hiện đại như: Java, C#, Python, PHP, TypeScript,...

• Yêu cầu bắt buộc trong tuyển dụng lập trình viên: Hầu hết các JD của vị trí lập trình viên hay kỹ sư phần mềm đều liệt kê kiến thức về OOP như một tiêu chí bắt buộc.

• Tổ chức mã hiệu quả: OOP giúp giảm trùng lặp, tăng khả năng tái sử dụng và dễ bảo trì.

• Phát triển sự nghiệp lâu dài: Kiến thức OOP là nền tảng để bạn có thể tiến xa hơn trong ngành công nghệ.

Kết luận

Với những chia sẻ trong bài viết trên đây, chắc chắn bạn đọc đã hiểu rõ hơn về OOP là gì? Lập trình hướng đối tượng không chỉ là một phương pháp lập trình, mà còn là cách tư duy giúp tổ chức mã nguồn logic, linh hoạt và dễ mở rộng. Với các nguyên lý như đóng gói, kế thừa, đa hình và trừu tượng, OOP giúp lập trình viên giải quyết bài toán phức tạp một cách hiệu quả hơn. Chúc bạn hiểu và ứng dụng OOP thành công để vừa nâng cao kỹ năng lập trình, vừa mở ra được nhiều cơ hội cho bản thân.