Lập trình hướng đối tượng (OOPs) trong Java

Bài viết được sự cho phép của tác giả Giang Phan

Khái niệm về lập trình hướng đối tượng trong java

Lập trình hướng đối tượng (Object Oriented Programing – OOP) là một phương pháp để thiết kế một chương trình bởi sử dụng các lớp và các đối tượng.

Java là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng vì vậy nó cũng hỗ trợ các đặc tính của lập trình hướng đối tượng:

• Đa hình (Polymorphism)
• Thừa kế (Inheritance)
• Đóng gói (Encapsulation)
• Trừu tượng (Abstraction)

Tuyển dụng lập trình viên Java

Đối tượng (object)

Đối tượng là một thực thể có trạng thái và hành vi. Nó có thể mang tính vật lý hoặc logic.

Nếu chúng ta xem xét thực tế chúng ta có thể tìm thấy nhiều đồ vật xung quanh chúng ta: cái bàn, con chó, con người, v.v… Tất cả các đối tượng này đều có thuộc tính và hành vi.

Nếu chúng ta xem xét một con chó, thuộc tính của nó sẽ là – tên, giống, màu sắc, và các hành vi là: sủa, chạy, ăn, … Nếu bạn so sánh các đối tượng trong phần mềm với một đối tượng trong thế giới thực, chúng sẽ có đặc điểm rất giống nhau: thuộc tính đối tượng trong phần mềm được lưu trữ trong trường (field) và hành vi được lưu trữ trong phương thức (method).

Lớp (Class)

Chúng ta có thể xem lớp như một khuôn mẫu (template) của đối tượng (Object). Trong đó bao gồm dữ liệu của đối tượng (fields hay properties) và các phương thức(methods) tác động lên thành phần dữ liệu đó gọi là các phương thức của lớp.

Khai báo lớp

Cú pháp:

<Phạm vi truy cập> class <Tên lớp> {      // Khai báo thuộc tính (field) hay biến     <Phạm vi truy cập> <kiểu dữ liệu> <field_1>;      <Phạm vi truy cập> <kiểu dữ liệu> <field_2>;      // Hàm khởi tạo không có tham số     <Phạm vi truy cập> <Tên lớp>(){         // Khởi tạo dữ liệu     }     // Hàm khởi tạo có tham số     <Phạm vi truy cập> <Tên lớp>(<Kiểu dữ liệu> <tên biến>[, <Kiểu dữ liệu> <tên biến>]){         // Khởi tạo dữ liệu     }     // Phương thức xử lý (method)     <Kiểu trả về> method_1() {         // Logic xử lý      }     <Phạm vi truy cập> <Kiểu trả về> method_2(<Kiểu dữ liệu> <tên biến>) {         // Logic xử lý      } }

Trong đó:

• class: là từ khóa để khai báo lớp trong Java.
• Tên lớp: là tên chúng ta đặt cho lớp (quy tắc đặt tên: viết hoa mỗi chữ cái đầu).
• field_1, field_2: các thuộc tính, các biến, hay các thành phần dữ liệu của lớp (quy tắc đặt tên: chữ cái đầu tiên viết thường, các chữ cái đầu tiên tiếp theo viết hoa).
• Hàm khởi tạo (constructor): hàm dùng để khởi tạo đối tượng lớp.
• method_1, method_2: là các phương thức thể hiện các thao tác xử lý, tác động lên các thành phần dữ liệu của lớp.

Ví dụ:

• Tạo lớp Student.
• Có 2 thuộc tính id và name.
• Tạo hàm khởi tạo có tham số là id.
• Cung cấp 3 phương thức: lấy id, lấy name và gán giá trị name

public class Student {
   // Khai báo thuộc tính
   private int id; 
   private String name;

   // Hàm khởi tạo có 1 tham số là id
   public Student(int id) {
     // Sử dụng từ khóa this để truy cập thuộc tính trong lớp
     // nếu không sử dụng từ khóa this thì đang truy cập vào tham số của hàm khởi tạo
     this.id = id;
   }

   // Cung cấp phương thức lấy giá trị id
   public int getId() {
     return id;
   }

   // Cung cấp phương thức lấy giá trị name
   public String getName() {
     return name;
   }

   // Cung cấp phương thức gán giá trị name
   public void setName(String name) {
     this.name = name;
   }
}

Lưu ý:

• Trong ví dụ trên từ khóa this nhằm chỉ đến chính lớp đang được tham chiếu đến. this.name sẽ tham chiếu đến thuộc tính name của class Student.
• Các phương thức (method) dùng để gán giá trị của một thuộc tính (field) nên bắt đầu là set.
• Các phương thức (method) dùng để lấy giá trị của một thuộc tính (field) nên bắt đầu là get.

Sử dụng lớp

Cú pháp:

<Tên lớp> <tên đối tượng> = new <Tên lớp>(<giá trị tham số nếu có>); <tên đối tượng>.<tên thuộc tính>; <tên đối tượng>.<tên phương thức>(<giá trị tham số nếu có>);

Sử dụng từ khóa new để khởi tạo một đối tượng của một lớp.

Ví dụ:

Student student = new Student(1);
student.setName("gpcoder");
System.out.println("Id=" + student.getId());
System.out.println("Name=" + student.getName());

Sự khác nhau giữa lớp và đối tượng trong java

Đối tượng	Lớp
Đối tượng là thể hiện của 1 lớp.	Lớp là một khuân mẫu hay thiết kế để tạo ra các đối tượng.
Đối tượng là 1 thực thể trong thế giới thực như Con mèo (Cat), con chó (Dog), …	Lớp là một nhóm các đối tượng tương tự nhau. Ví dụ: Lớp động vật (Animal).
Đối tượng là 1 thực thể vật lý	Lớp là 1 thực thể logic
Đối tượng được tạo ra chủ yếu từ từ khóa new. Ví dụ: Student s1=new Student();	Lớp được khai báo bằng việc sử dụng từ khóa class. Ví dụ: class Student{}
Đối tượng có thể được tạo nhiều lần.	Lớp được khai báo 1 lần duy nhất.
Đối tượng được cấp bộ nhớ khi nó được tạo ra.	Lớp không được cấp bộ nhớ khi nó được tạo ra.
Có rất nhiều cách để tạo ra đối tượng trong java như từ khóa new, phương thức newInstance(), phương thức clone(), phương thức factory và deserialization.	Chỉ có một cách để định nghĩa lớp trong java sử dụng từ khoá class.

Package

Định nghĩa

Một package (gói) trong java là một nhóm các kiểu tương tự của các lớp, giao diện và các package con .

Package trong java có thể được phân loại theo hai hình thức, package được dựng sẵn và package do người dùng định nghĩa.

Có rất nhiều package được dựng sẵn như java, lang, net, io, util, sql, …

Package do người dùng tự định nghĩa

Cú pháp:

package <tên package cha>[.<tên package con>];

Ví dụ về java package:

package gpcoder; // Package cha
package com.gpcoder; // Package gpcode là con của package com

Lợi thế của việc sử dụng package trong java:

• Package được sử dụng để phân loại lớp và interface giúp dễ dàng bảo trì.
• Package cung cấp bảo vể truy cập
• Package khắc phục được việc đặt trùng tên.

Truy cập package từ package khác

Có 3 cách để truy cập package từ package bên ngoài:

• Khai báo import package.*; tránh sử dụng cách này, không xác định sẽ sử dụng class nào, có thể gặp vấn đề trùng tên lớp nếu cả 2 package import package.* giống nhau. Ví dụ: sử dụng class Date có thể gặp lỗi biên dịch do không thể xác định chính xác sử dụng class Date của package nào nếu import cả 2 package java.util và java.sql.

package com.gpcoder.oop;

import java.util.Calendar;
import java.util.*;
import java.sql.*;

import com.gpcoder.service.*;

public class PackageDemo {

   public static void main(String[] args) {
     java.util.Date d = Calendar.getInstance().getTime();
   }

}

• Khai báo import package.ClassName; nên sử dụng cách này để giữ code đơn giản, rõ ràng, tái sử dụng lại nhiều chỗ, hạn chế xung đột về tên.
• Sử dụng tên đầy đủ: tránh sử dụng cách này, do code trở nên dài dòng nếu package gồm nhiều cấp cha, con.

Ví dụ: một project có package như sau

Class CommonService cung cấp 2 phương thức method1 và method2.

Chúng ta có thể sử dụng method1 từ một class khác ngoài package com.gpcoder.service như sau:

• Khai báo import com.gpcoder.service.*;

package com.gpcoder.oop; import com.gpcoder.service.*; public class PackageDemo {     public static void main(String[] args) {         CommonService service = new CommonService();         service.method1();     }
}

• Khai báo import com.gpcoder.service.CommonService;

package com.gpcoder.oop; import com.gpcoder.service.CommonService; public class PackageDemo {
     public static void main(String[] args) {         CommonService service = new CommonService();         service.method1();     }
 }

• Sử dụng tên đầy đủ: import com.gpcoder.service.CommonService;

package com.gpcoder.oop;

public class PackageDemo {

   public static void main(String[] args) {
     com.gpcoder.service.CommonService service = new com.gpcoder.service.CommonService();
     service.method1();
   }

}

Lưu ý

• Nếu bạn import một package thì package con của package đó không được import.
• Thứ tự của chương trình phải là khai báo package -> import -> class.
• Khi sử dụng một class của package này ở package khác nên sử dụng ở dạng import package.ClassName
• Mỗi package tương ứng với một thư mục được. Như ví dụ trên thì cấu trúc thư mục ứng với package com.gpcoder.service được tạo ra như sau:

Constructor

Định nghĩa

Constructor trong java là một dạng đặc biệt của phương thức được sử dụng để khởi tạo các đối tượng.

Java Constructor được gọi tại thời điểm tạo đối tượng. Nó khởi tạo các giá trị để cung cấp dữ liệu cho các đối tượng, đó là lý do tại sao nó được gọi là constructor.

Khai báo của Constructor giống với khải báo của method (phương thức). Nó phải có cùng tên với class (lớp) và không có giá trị trả về.

Có 2 kiểu của constructor:

• Constructor mặc định (không có tham số truyền vào – default constructors).
• Constructor tham số (parameterized constructors).

Constructor mặc định trong java

Một constructor mà không có tham số được gọi là constructor mặc định. Constructor mặc định được sử dụng để cung cấp các giá trị mặc định cho các thuộc tính như 0, null, false … , tùy thuộc vào kiểu dữ liệu được sử dụng.

Nếu một lớp không khai báo contructor thì trình biên dịch sẽ tự động tạo một constructor mặc định trong lớp đó.

Cú pháp:

<Phạm vi truy cập> <Tên lớp>(){
// Khởi tạo dữ liệu
}

Ví dụ:

package com.gpcoder.oop;
 public class JavaDefaultConstructor {
     public JavaDefaultConstructor() {
         System.out.println("This is default constructor.");
     }
     public static void main(String[] args) {
         JavaDefaultConstructor obj = new JavaDefaultConstructor();
     }
}

Kết quả khi chạy chương trình trên:

This is default constructor.

Constructor tham số trong java

Một constructor có tham số truyền vào được gọi là constructor tham số. Constructor tham số được sử dụng để cung cấp các giá trị khác nhau cho các đối tượng khác nhau.

<Phạm vi truy cập> <Tên lớp>(<Kiểu dữ liệu> <tên biến>[, <Kiểu dữ liệu> <tên biến>]){
        // Khởi tạo dữ liệu
}

Ví dụ:

package com.gpcoder.oop;
public class JavaParameterizedConstructor {
     private String website;
     public JavaParameterizedConstructor(String website) {
         this.website = website;
         System.out.println("This is parameterized constructor");         System.out.println("from website = " + website);     }
     public static void main(String[] args) {
         JavaParameterizedConstructor obj = new JavaParameterizedConstructor("gpcoder.com");
     }
}

Kết quả:

This is parameterized constructor from website = gpcoder.com

Overloading Constructor trong java

Constructor Overloading là một kỹ thuật trong Java. Bạn có thể tạo nhiều constructor trong cùng một lớp với danh sách tham số truyền vào khác nhau, điều này được gọi là phép đa năng hóa (Overloading). Trình biên dịch phân biệt các constructor này thông qua số lượng và kiểu của các tham số truyền vào.

Ví dụ:

package com.gpcoder.oop;
 public class JavaOverloadingConstructors {
     private String website;
     private String subject;
     public JavaOverloadingConstructors(){
         System.out.println("This is default constructor.");
     }   
      public JavaOverloadingConstructors(String website) {
         this.website = website;
         System.out.println("This is parameterized constructor");
         System.out.println("from website = " + website);
    } 
     public JavaOverloadingConstructors(String website, String subject) {
         this.website = website;
         this.subject = subject;
         System.out.println("This is parameterized constructor");
         System.out.println("from website = " + website);
         System.out.println("with subject = " + subject);
     }
     public static void main(String[] args){
         JavaOverloadingConstructors obj = new JavaOverloadingConstructors();
         System.out.println("---");    
      obj = new JavaOverloadingConstructors("gpcoder.com");           System.out.println("---");
        obj = new JavaOverloadingConstructors("gpcoder.com", "OOP"); 
     } }

Kết quả:

This is default constructor.
---
This is parameterized constructor
from website = gpcoder.com
---
This is parameterized constructor
from website = gpcoder.com
with subject = OOP

Lưu ý

• Từ khóa this trong java là một biến tham chiếu được sử dụng để tham chiếu tới đối tượng của lớp hiện tại.
• Từ khóa super trong java là một biến tham chiếu được sử dụng để tham chiếu trực tiếp đến đối tượng của lớp cha gần nhất.

Sự khác nhau giữa constructor và phương thức trong java

Constructor	Phương thức
Constructor được sử dụng để khởi tạo trạng thái của một đối tượng.	Phương thức được sử dụng để thể hiện hành động của một đối tượng.
Constructor không có kiểu trả về.	Phương thức có kiểu trả về.
Trình biên dịch Java tạo ra constructor mặc định nếu bạn không có constructor nào.	Phương thức không được tạo ra bởi trình biên dịch Java.
Tên của constructor phải giống tên lớp.	Tên phương thức có thể giống hoặc khác tên lớp.

Phạm vi truy cập (Access modifier)

Có hai loại modifier trong java: access modifiers và non-access modifiers.

Các access modifiers trong java xác định độ truy cập (Phạm vi) vào dữ liệu của của các trường (field), phương thức (method), cấu tử (constructor) hoặc lớp (class).

Có 4 kiểu của java access modifiers:

• private
• (Mặc định)
• protected
• public

Và có một vài non-access modifiers chẳng hạn static, abstract, synchronized, native, volatile, transient, v.v.. Trong tài liệu này chúng ta sẽ học về access modifier.

Bảng mô tả tổng quan về cách sử dụng các access modifier:

Access Modifier	Truy cập bên trong class?	Truy cập bên trong package?	Truy cập bên ngoài package bởi class con?	Truy cập bên ngoài class và không thuộc class con?
private	Y
Default	Y	Y
protected	Y	Y	Y
public	Y	Y	Y	Y

Tài liệu tham khảo:

• https://www.javatpoint.com/java-oops-concepts
• https://www.tutorialspoint.com/java/java_packages.htm

Bài viết gốc được đăng tải tại gpcoder.com

Có thể bạn quan tâm:

• OOP là gì? Giải thích dễ hiểu về lập trình hướng đối tượng
• Javascript Prototype là gì?
• Mẫu bảng mô tả công việc lập trình Java

Xem thêm các việc làm Java hấp dẫn tại TopDev