Programowanie obiektowe

Programowanie obiektowe lub inaczej programowanie zorientowane obiektowo (ang. object-oriented programing, OOP) to paradygmat programowania przy pomocy obiektów posiadających swoje właściwości jak pola (dane, informacje o obiekcie) oraz metody (zachowanie, działania jakie wykonuje obiekt). Programowanie obiektowe polega na definiowaniu obiektów oraz wywoływaniu ich metod, tak aby współdziałały wzajemnie ze sobą.

TL;DR

Programowanie obiektowe to paradygmat programowania, w którym tworzy się obiekty posiadające pola i metody, które współdziałają ze sobą. W programowaniu obiektowym używa się pojęć takich jak obiekt, pole, metoda, klasa, dziedziczenie, polimorfizm, programowanie uogólnione, hermetyzacja i obsługa wyjątków. Programowanie obiektowe ma wiele zalet, takich jak wielokrotne wykorzystywanie kodu, lepsze zarządzanie kodem i łatwiejsze przyswajanie nowych projektów. Jednak ma także wady, takie jak wolniejsza realizacja w porównaniu do programowania strukturalnego. Przykładowe języki programowania, które wykorzystują programowanie obiektowe, to C++, Java, Python, Ruby i Visual Basic.

Pojęcia związane z programowaniem obiektowym

Aby zrozumieć czym dokładnie zajmuje się programowanie obiektowe, na początek musimy poznać kilka podstawowych pojęć ściśle z nim związanych, takich jak:

• Obiekt (inaczej "instancja") - programistyczny sposób zaprezentowania bytu (osoby lub rzeczy). Byt w rozumieniu programistycznym może być coś ze świata fizycznego lub bardziej abstrakcyjny koncept.
• Pole - cecha danego obiektu. Zamiast pól mogą również wystąpić dane, atrybuty, zmienne egzemplarza lub właściwości.
• Metoda - czynność danego obiektu w świecie rzeczywistym. Realna implementacja funkcji składowej, która jest zdefiniowana w modelu klasy

Teraz zobrazuję powyższe definicje prostym przykładem z życia. Powiedzmy, że obiektem jest kot, wtedy jego cechami (czyli polami) może być jego kolor czy masa ciała, natomiast metodami są czynności, które wykonuje - miauczenie, picie mleka.

• Klasa - przepis na obiekt. Klasa jest szablonem (wzorem), według którego możemy tworzyć różne obiekty. Definiuje nowy typ danych. W niektórych językach nie istnieje pojęcie klasy, np: w JavaScript.

Inne pojęcia:

• Klasa bazowa (nadklasa, klasa macierzysta) - ogólna klasa wyższego poziomu
• Klasa pochodna (podklasa, klasa potomna) - klasa niższego poziomu
• Agregacja (kompozycja) - jest to łączenie kilku obiektów (klas)w jeden obiekt (klasę).
• Prototyp - tworzenie nowych obiektów, które są wzorowane na obiekcie macierzystym. Wykorzystywane w sytuacjach, kiedy należy utworzyć wiele podobnych obiektów tego samego typu.

Koncepcja

Programowanie zorientowane obiektowo w swojej istocie zawiera wiele odmiennych technik wykorzystywanych przy tworzeniu aplikacji komputerowych. Istnieje wiele odmiennych zdań co do jednoznacznej charakterystyki programowania zorientowanego obiektowo - nie każdy obiektowy język programowania implementuje w swoich założeniach każdą z metod, spośród których m.in. można wyróżnić:

Abstrakcja

Pojęcie w programowaniu obiektowym najczyściej utożsamiane z klasą. Jest modelem, który w rzeczywistości nie reprezentuje żadnego istniejącego obiektu, a jedynie na podstawie którego definiowane są inne obiekty. Przykładem może być ssak, lub zwierzę - nie ma ich rzeczywistego obiektu, a jedynie obiekty potomne bazujące na ich własnościach.

Dziedziczenie

Technika programowania, która umożliwia wykorzystanie istniejącej już klasy do utworzenia nowej, bazującej na swojej poprzedniczce. Klasy dziedziczą z innych klas lub obiekty z obiektów (w JavaScript).

Polimorfizm

Inaczej wielopostaciowość, metoda pozwalająca funkcji wirtualnej przyjmować różne sposoby jej realizacji. Daje możliwość wywołania tej samej metody na różnych obiektach, przy czym mogą one (obiekty)odpowiadać w różny sposób w zależności od typu.

Przykładowo metoda jedź w rowerze będzie inaczej realizowana, niż metoda jedź w samochodzie, mimo tego, że nazywa się tak samo.

Programowanie uogólnione

Paradygmat programowania znany również jako programowanie generyczne umożliwiający pisanie programów w danym języku bez wcześniejszej znajomości jego typów wbudowanych.

Hermetyzacja

Pojęcie znane również pod nazwą enkapsulacja - porządkowanie metod oraz pól danej klasy z równoczesnym zatajeniem ich implementacji.

Obsługa wyjątków

Technika podejścia do obsługi sytuacji wyjątkowych, których nie można zignorować i sposobu ich realizacji podczas działania programu komputerowego.

Zalety i wady

Wśród zalet programowania zorientowanego obiektowo można wyróżnić:

• Wielokrotne wykorzystywanie raz napisanego kodu oraz co się z tym wiąże zasada DRY (ang. Don't Repeat Yourself),
• Bardziej spójna ideologia zarządzania kodem w stosunku do programowania strukturalnego,
• Efektywniejsza praca przy dużym projekcie w zespole wykorzystującym technikę OOP,
• Większa łatwość przyswojenia ideologii nowego projektu dla wdrażającego się programisty w stosunku do metodologii strukturalnej,
• Niższy koszt rozwoju i późniejszej konserwacji aplikacji dzięki zastosowaniu OOP.
• Stabilność i elastyczność. Łatwość w dokonywaniu zmian oraz możliwość rozbudowywania o nowe funkcje (dzięki istnieniu dziedziczenia) bez konieczności wyrzucania całego systemu.

Wśród wad zaliczyć można:

• Wolniejsza realizacja programu realizującego technikę zorientowaną obiektowo w stosunku do programowania strukturalnego,
• Istnienie potencjalnych trudności w zmianie nawyków oraz tępa nauki z programowania strukturalnego na programowanie obiektowe,
• Nie odpowiedni dla wszystkich rodzajów rozwiązanych problemów. Niektóre problemy (niewielkie skrypty, stosunkowo małe programy) skuteczniej, szybciej i wydajniej realizuje inżynieria budowy strukturalnej, niż metoda zorientowana obiektowo.

Języki wykorzystujące OOP

Wybrane, bardziej popularne języki programowania wykorzystujące technikę zorientowaną obiektowo to między innymi:

• Ada
• Beta
• C++
• C#
• Eiffel
• Loops
• Objective-C
• Java
• Modula-3
• Oberon
• PHP
• Perl
• Python
• Ruby
• Simula
• Smalltalk
• Visual Basic

Programowanie obiektowe — artykuły polecane

Język wysokiego poziomu — Program komputerowy — Wzorce projektowe — Algorytm przetwarzania — SQL — Baza NoSQL — Java — Data science — Programowanie strukturalne

Bibliografia

• Daniluk A. (2011), Pracownia programowania obiektowego, Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej, Lublin
• Dattatri K. (2009), C++: Effective Object-Oriented, Wydawnictwo Helion, Gliwice
• Eckel B. (2006), Thinking in Java, Wydawnictwo Helion, Gliwice
• Grębosz J. (2008), Symfonia C++ standard, Wyd. III, Wydawnictwo "EDITION 2000", Kraków
• Martin R. (2010), Clean Code: A Handbook of Agile Software Craftsmanship, Wyd. I, Wydawnictwo Helion, Gliwice
• Meyer B. (2005), Programowanie zorientowane obiektowo, Helion, Gliwice
• Stoyan S. (2010), Object-Oriented JavaScript, Wydawnictwo Helion, Gliwice
• Walter B. (red.) (2008), Zaawansowane projektowanie obiektowe, Instytut Informatyki Politechniki Poznańskiej, Poznań
• Welling L. (2005), Laura Thompson, PHP and MySQL Web Development, Helion, Gliwice

Autor: Maciej Sypień, Krystyna Jania