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

This entry is part 4 of 8 in the series Java Core

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
Encapsulation
  • 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)
image 26 - quochung.cyou PTIT
  • 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.
image 28 - quochung.cyou PTIT

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
Inheritance
image 27 - quochung.cyou PTIT
  • 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, …
image 29 - quochung.cyou PTIT

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
image 17 - quochung.cyou PTIT

Class Object

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

image 30 - quochung.cyou PTIT
  • 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
Polymorphism

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

OverloadOverride
Cùng tên, khác tham sốCùng tên, cùng tham số
Cùng classKhác class
Overload giúp ta có thể tạo ra nhiều phương thức cùng tên, nhưng khác nhau về tham số truyền vàoOverride 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 timeOverride 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

Tính kế thừa – Inheritance [C++ OOP]

Kế thừa là gì?

  • Tính kế thừa (Inheritance) là một trong bốn tính chất cơ bản của Lập trình hướng đối tượng (OOP).
  • Kế thừa có thể được định nghĩa là quá trình mà một lớp (class) có được các thuộc tính của một lớp khác. Các thuộc tính đó có thể là một phương thức (method) hoặc một trường (field) nào đó. Có nghĩa là nếu lớp A kế thừa lớp B thì lớp A sẽ có những thuộc tính và phương thức của lớp B.
  • Lớp được thừa hưởng những thuộc tính và phương thức từ lớp khác được gọi là dẫn xuất (Derived Class) hay lớp Con (Subclass) và các lớp bị lớp khác kế thừa được gọi là lớp cơ sở (Base Class) hoặc lớp cha (Parent Class).

Cú pháp kế thừa

6Em9crRKpncLAstWY2Z2bQZfwt ERW0Sck jghXSFbpcKJxvyDbN94we3Yf8c0kLHreuGstaVmMTX3cptUJnE1vGYRS3wA - quochung.cyou PTIT

Đơn kế thừa, đa kế thừa

Đơn kế thừa

  • Đơn kế thừa (single inheritance) là một class con kế thừa duy nhất từ một class cha. Ví dụ như class sinh viên chỉ kế thừa duy nhất từ class con người.

Khai báo:

w8VoTdRWgs3vjKMRb973p jC ZkXSiEhdOBSacDB8MS9VCMKTRoQgb 3w4ggLcaWfAiUFewo8I5kMtt3kAA DoUTHSqXjtDpWRgWTIBhLLew bVryXWGIh8iEhsiF0IDApB U WLVE - quochung.cyou PTIT

Tính chất dẫn xuất trong đơn kế thừa

Lớp dẫn xuấtLớp dẫn xuấtLớp dẫn xuất
Lớp cơ sởPublicPrivateProtected
PrivateKhông kế thừaKhông kế thừaKhông kế thừa
ProtectedProtectedPrivateProtected
PublicPublicPrivateProtected
  • public: Nếu kế thừa ở dạng này, sau khi kế thừa, tất cả các thành viên dạng public lớp cha sẽ public ở lớp con, dạng protected ở lớp cha vẫn sẽ là protected ở lớp con.
  • protected: Nếu dùng protected thì sau khi kế thừa, tất cả các thành viên dạng public lớp cha sẽ trở thành protected tại lớp con.
  • private: Trường hợp ta sử dụng private, thì sau khi kế thừa, tất cả các thành viên dạng public và protected ở lớp cha sẽ thành private tại lớp con.

Đa kế thừa

  • Đa kế thừa (multiple inheritance) nghĩa là thay vì một class dẫn xuất kế thừa từ một class cơ sở, class dẫn xuất này có thể có kế thừa từ nhiều class cơ sở khác nhau. Ví dụ như con cái thì sẽ kế thừa đặc điểm từ cả bố và mẹ của chúng.

Khai báo:

p7jnwzKx8OTXleC1sNzeAfsA41V19Q4Lo GOHqrzDGN9kbth2XZyeMQDyhWrSkaqO zTLzh0Wc NFEcKg HWhMqr9jsI r9geXyEOjP0FnYhHZ MDYPXaXGsST7UytG7oU1b8W5yNlXV - quochung.cyou PTIT
  • Khi thừa kế từ nhiều class cơ sở, bạn thấy sẽ có một vấn đề phát sinh chính là khi lớp cơ sở có phương thức trùng tên, khi gọi phương thức sẽ xảy ra sự mơ hồ. Sự mơ hồ nghĩa là trình biên dịch không biết bạn đang gọi phương thức từ class dẫn xuất nào. Để giải quyết vấn đề này, ta có thể sử dụng toán tử phạm vi :: để chỉ rõ phương thức ở class nào. Ví dụ:
6LY VpYtPOiVZa5X62k5a21IgZF0z RbLRqRYW nD4H7nHvSPDvVieoemMZtnmVkKhKqv7dNyMf5AZOXhysn - quochung.cyou PTIT

Function Overloading & Operator Overloading

  • Ngôn ngữ C++ cho phép xác định nhiều hơn một định nghĩa cho một tên hàm hoặc một toán tử trong cùng phạm vi, được gọi tương ứng là Nạp chồng hàm và Nạp chồng toán tử.
  • Một khai báo nạp chồng là một khai báo mà đã được khai báo cùng tên như một khai báo được khai báo trước đó trong cùng phạm vi, ngoại trừ rằng: cả hai khai báo có các tham số khác nhau và định nghĩa khác nhau

Nạp chồng hàm

  • Kỹ thuật này cho phép sử dụng cùng một tên gọi cho các hàm “giống nhau” (có cùng mục đích). Nhưng khác nhau về kiểu dữ liệu tham số hoặc số lượng tham số.
  • Ví dụ: Nạp chồng hàm cho phép ta khai báo và định nghĩa các hàm sau với cùng một tên gọi.
tYUerjOrMqnd4LwQawL7weM2TMV1 efVoirK6BCawbTGbNbrDFFX7u0WcxYT NcQCnn0G1VHHXn7CuZU4P8ykm3WL TBGd ESMMmlmN61dEKqbpE6GbmU2VNrl4ZJ kM7o3IlRn ToZ2 - quochung.cyou PTIT

Nạp chồng toán tử

  • .Nạp chồng toán tử (overload operator) là bạn định nghĩa lại toán tử đã có trên kiểu dữ liệu người dùng tự định nghĩa để dể dàng thể hiện các câu lệnh trong chương trình.
  • Ví dụ như bạn định nghĩa phép cộng cho kiểu dữ liệu phân số thì sẽ thực hiện cộng hai phân số rồi trả về một phân số mới. So với việc thực hiện gọi hàm, việc overload toán tử sẽ làm cho câu lệnh ngắn gọn, dễ hiểu hơn.
XjTsX IbJE9IzgP5NGytA763YIqjQffZljq53jqA znKHiJloMouE1UsO4nfhSHOnWc3q2MIyzYoWHBVkgZCavfVoSp Aofx6bbHdlzfSTA1VGuM0M8V2ig6X89ArKN zBd5My8BmKpw - quochung.cyou PTIT

Cú pháp:

=> Như đã giới thiệu, bản chất việc dùng toán tử là lời gọi hàm, do đó chúng ta overload toán tử cũng giống overload hàm, vậy chúng ta sẽ overload hàm nào? Chúng ta sẽ overload hàm có tên là operator @, với @ là toán tử cần overload (+, -, *, /…), kiểu trả về của hàm chính là lớp đó.

Nạp chồng toán tử 2 ngôi:

BQ1NHTILv 0aXq0Ha9tsVX88OBxh70XHLdYkO3sBFS8w7FRJ 0oD4jFagxDUI1336PbZF88rPajtgOGMYanSItSKRFtOz1ghoLz9mtCaB2YzwO1GROk7qh4D8 Nbj2SunNMe oQZDIDD - quochung.cyou PTIT

Function Overriding

  • Trong kế thừa, khi lớp con khai báo phương thức có tên trùng với phương thức ở lớp cha thì phương thức của lớp cha sẽ bị thay thế bởi phương thức ở lớp con.
- quochung.cyou PTIT

Hàm Friend

  • Hàm bạn của một lớp không phải là hàm thành viên nên nó không phụ thuộc vào lớp và có thể định nghĩa ở trong hoặc ngoài lớp. 
  • Hàm bạn có thể truy cập trực tiếp các thành viên private và một lớp có thể có nhiều hàm bạn.
  • Cú pháp khai báo hàm bạn đơn giản là thêm từ khóa friend trước hàm bình thường ta vẫn sử dụng.