[Java Core] B4: Tính chất đóng gói, kế thừa và đa hình trong Java

Đóng gói

• Đóng gói là một trong những tính chất quan trọng của lập trình hướng đối tượng
• Đóng gói giúp che dấu thông tin bên trong của một đối tượng, chỉ cho phép các đối tượng khác tương tác thông qua các phương thức được cung cấp
• Đóng gói giúp giảm sự phức tạp của chương trình, giúp dễ dàng bảo trì và mở rộng chương trình

• Ví dụ, trong một chiếc xe ô tô, ta có rất nhiều cấu phận và thông số. Nó có động cơ, vô lăng, bình xăng, đánh lửa, …
• Nhưng ta thường không tương tác trực tiếp được vào chúng, mà thông qua các phương thức như bấm ga, bấm còi, đạp phanh, …
• Khi bấm ga, có thể cả một quy trình rất dài đang xảy ra, như động cơ chạy, bình xăng bơm xăng, đánh lửa đốt xăng, …
• Nhưng ta không cần quan tâm đến những thứ đó, ta chỉ cần bấm ga, và xe sẽ chạy
• Ngoài ra, đóng gói giúp ta đảm bảo việc dữ liệu sẽ được giấu khỏi các đối tượng khác, và chỉ có các phương thức được cung cấp mới có thể tương tác với dữ liệu đó. Giúp đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.

Ví dụ:

• getter, setter là một ví dụ về đóng gói. Nhờ getter, setter, ta có thể đảm bảo dữ liệu được cập nhật từ đối tượng khác sẽ luôn theo ý của mình, hay dữ liệu được lấy ra từ đối tượng khác sẽ luôn đúng theo ý của mình
• Ví dụ trong các thư viện của Java, ta có thể thấy rất nhiều ví dụ về đóng gói. Ví dụ như trong class Scanner, ta có thể thấy rằng các biến được khai báo là private, và ta không thể truy cập trực tiếp vào chúng. Nhưng ta có thể sử dụng các phương thức như nextInt(), nextDouble(), nextLine(), … để lấy dữ liệu từ bàn phím. (Có thể ctrl + click vào các phương thức đó để xem code, sẽ thấy Scanner sử dụng các biến private để lấy dữ liệu từ bàn phím)

• Đóng gói xuất hiện ở mọi nơi: Từ cả cái máy tính của bạn chỉ cần 1 nút bật, một game với cả trăm nghìn class chỉ cần 1 lần nhấn Play sẽ bắt đầu chạy, các thư viện Java với vô vàn chức năng đã được đóng gói và cho phép ta sử dụng qua những hàm rất đơn giản.
• Trong lập trình phần mềm, yêu cầu của một chương trình thay đổi liên tục đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Việc đóng gói và phân tách công việc của những bộ phận khác nhau là cực kì quan trọng, khi đó, ta sẽ cố gắng giới hạn những thay đổi chỉ bên trong 1 bộ phận nhỏ, độc lập nhất có thể và ít ảnh hưởng tới nhiều chỗ khác.

Kế thừa

• Kế thừa là một trong những tính chất quan trọng của lập trình hướng đối tượng
• Kế thừa giúp ta có thể sử dụng lại các đặc tính của một đối tượng khác, giúp giảm sự lặp lại của code, giúp dễ dàng bảo trì và mở rộng chương trình
• Kế thừa giúp ta có thể tạo ra các đối tượng mới từ các đối tượng đã có, và có thể thêm các đặc tính mới vào các đối tượng mới đó

• Ta nhận thấy kế thừa, hay sơ đồ cây xuất hiện ở mọi nơi trong cuộc sống. Như một chiếc ô tô có thể gọi là xe bốn bánh, xe bốn bánh có thể coi là phương tiện giao thông, …. Con người có thể coi là động vật. trong sinh học ta có các giống loài, trong vật lý có nhiều loại sóng khác nhau cùng là sóng,có chung tính chất là sóng, …

Ví dụ:

• Ví dụ ta có nhiều class cần tạo như Chó, Mèo, Gà, Vịt, … Ta nhận thấy chúng đều có chung 1 đặc điểm là chúng đều là động vật, và có chung 1 số đặc điểm như là có thể ăn, có thể ngủ, có thể chạy, có thể bơi, … Ta có thể tạo ra một class cha là Động vật, và các class trên sẽ kế thừa từ class Động vật. Như vậy, ta có thể sử dụng lại các đặc điểm của class Động vật cho các class con, và có thể thêm các đặc điểm mới vào các class con đó, ví dụ Chó thì có thêm đặc điểm là sủa, Mèo thì có thêm đặc điểm là kêu meo meo, …
• Các phương thức, thuộc tính của class cha sẽ được các class con kế thừa, và có thể sử dụng lại. Ngoài ra, các class con có thể thêm các phương thức, thuộc tính mới vào các class con đó. Điều này giúp giảm bớt các code dư thừa, giúp dễ dàng bảo trì và mở rộng chương trình
• Có thể ở các class nhỏ hiện tại các bạn chưa thấy kế thừa hữu ích. Tuy nhiên khi bài toán ngày càng lớn lên, đặc biệt thiên về domain chuyên ngành, 1 class sẽ có rất nhiều thuộc tính và phương thức. Ví dụ: một cái bánh bình thường ở tạp hoá, có thể có lên tới 10-15 thuộc tính như màu sắc, hình dạng, giá, hạn sử dụng, ngày sản xuất, thành phần sản phẩm, các chứng chỉ an toàn thực phẩm, mã barcode, hay có các biến như “có thể cho động vật ăn”, … sau đó lại có nhiều loại bánh khác nhau nữa

Class Object

• Trong Java, mọi class đều kế thừa từ class Object
• Class Object là class cha của tất cả các class khác
• Class Object có các phương thức như equals(), toString(), hashCode(), clone(), finalize(), wait(), notify(), notifyAll(), …
• Các phương thức này được các class khác kế thừa, và có thể sử dụng lại
• Có nhiều phương thức các bạn chưa cần đào sâu. Tuy nhiên tạm thời có thể để ý nó có các phương thức quan trọng như equals, toString, hashCode. Đây là các phương thức thường được dùng.

Đa hình

• Đa hình là một trong những tính chất quan trọng của lập trình hướng đối tượng
• Đa hình giúp ta có thể sử dụng các đối tượng khác nhau, nhưng có cùng một kiểu dữ liệu, giúp giảm sự lặp lại của code, giúp dễ dàng bảo trì và mở rộng chương trình

Override

• Override là một kĩ thuật trong đa hình, giúp ta có thể thay đổi cách thức hoạt động của một phương thức đã có sẵn trong class cha
• Override giúp ta có thể sử dụng các đối tượng khác nhau, nhưng có cùng một class cha, và khi gọi các phương thức, ta sẽ thấy mỗi đối tượng sẽ thực hiện theo cách của nó, chứ không phải cách của đối tượng khác

Cú pháp:

publicclassClassCha {
    @OverridepublicvoidmethodName() {
        // code
    }
}

classClassConextendsClassCon {
    @OverridepublicvoidmethodName() {
        // code
    }
}

Overload

• Overload là một kĩ thuật trong đa hình, giúp ta có thể tạo ra nhiều phương thức cùng tên, nhưng khác nhau về tham số truyền vào
• Overload giúp ta có thể sử dụng các phương thức khác nhau, nhưng có cùng một tên, và khi gọi các phương thức, ta sẽ thấy mỗi phương thức sẽ thực hiện theo cách của nó, chứ không phải cách của phương thức khác

Cú pháp:

publicclassClassCha {
    publicvoidmethodName(int a) {
        // code
    }

    publicvoidmethodName(int a, int b) {
        // code
    }
}

• Dễ thấy overload trong các phương thức của class Math, như Math.max(), Math.min(), Math.abs(), Math.pow(), Math.sqrt(), Math.round(), Math.floor(), Math.ceil(), Math.random(), … Chúng đều có cùng một tên là Math, nhưng khác nhau về tham số truyền vào. Ví dụ nếu truyền vào số nguyên, thì xử lý khác, truyền số thực thì xử lý khác, …

Phân biệt Overload và Override

Overload	Override
Cùng tên, khác tham số	Cùng tên, cùng tham số
Cùng class	Khác class
Overload giúp ta có thể tạo ra nhiều phương thức cùng tên, nhưng khác nhau về tham số truyền vào	Override là một kĩ thuật trong đa hình, giúp ta có thể thay đổi cách thức hoạt động của một phương thức đã có sẵn trong class cha
Overload chạy trong compile time	Override chạy trong run time

Đa hình compile time và runtime

• Đa hình compile time là đa hình mà chúng ta có thể thấy được ngay trong quá trình code, ví dụ như overload. Đa hình compile time sẽ được thực hiện trong compile time, tức là khi chúng ta build chương trình, chúng ta sẽ thấy các phương thức được overload sẽ được thực hiện theo cách của nó, chứ không phải cách của phương thức khác
• Đa hình runtime là đa hình mà chúng ta không thể thấy được ngay trong quá trình code, ví dụ như override. Đa hình runtime sẽ được thực hiện trong runtime, tức là khi chúng ta chạy chương trình, chúng ta sẽ thấy các phương thức được override sẽ được thực hiện theo cách của nó, chứ không phải cách của phương thức khác

Ví dụ: Khi viết code lúc compile ta đã thấy ngay phương thức nào được gọi, nhưng khi chạy chương trình, ta mới thấy phương thức nào được thực hiện của override

Ví dụ:

• Ta có các class Chó, Mèo, Bò. Chúng đều kế thừa từ class Động vật. Ta có thể tạo ra một mảng các đối tượng Động vật, và có thể thêm vào đó các đối tượng Chó, Mèo, Bò. Như vậy, ta có thể sử dụng các đối tượng khác nhau, nhưng có cùng một kiểu dữ liệu, là Động vật.
• Chúng có thể có chung 1 hàm là keu(), nhưng khi gọi hàm keu() trên mảng các đối tượng Động vật, ta sẽ thấy mỗi đối tượng sẽ keu() theo cách của nó, chứ không phải cách của đối tượng khác. Như vậy, ta có thể sử dụng các đối tượng khác nhau, nhưng có cùng một kiểu dữ liệu, và khi gọi các phương thức, ta sẽ thấy mỗi đối tượng sẽ thực hiện theo cách của nó, chứ không phải cách của đối tượng khác.

publicclassDongVat {
    publicvoidkeu() {
        System.out.println("Keu cua dong vat");
    }
}

publicclassChoextendsDongVat {
    @Overridepublicvoidkeu() {
        System.out.println("Gau gau");
    }
}

publicclassMeoextendsDongVat {
    @Overridepublicvoidkeu() {
        System.out.println("Meo meo");
    }
}

publicclassBoextendsDongVat {
    @Overridepublicvoidkeu() {
        System.out.println("Um bo");
    }
}

Bài tập kế thừa và đa hình

• Tạo ra một class ConNguoi, có các thuộc tính là tên, tuổi, giới tính, …
• Có các class con là SinhVien, NhanVien, HocSinhCap3 kế thừa từ class ConNguoi
• Các class con có thể có thêm các thuộc tính riêng của nó, ví dụ SinhVien có thuộc tính là mã sinh viên, NhanVien có thuộc tính là mã nhân viên, …
• Các class con có thể có thêm các phương thức riêng của nó, ví dụ SinhVien có phương thức là học, NhanVien có phương thức là làm việc, …
• Có 1 phương thức chung của 3 class con là lamViecBuoiSang(), nhưng mỗi class con sẽ thực hiện theo cách của nó, chứ không phải cách của class con khác. Ví dụ SinhVien sẽ đi học đại học, NhanVien sẽ đi làm, HocSinhCap3 sẽ đi học ở trường cấp 3

Series Navigation

<< [Java Core] B3: Cách Java quản lý dữ liệu[Java Core] B5: Tính chất trừu tượng, Interface và Abstract Class trong Java >>