Что такое ооп в java
Перейти к содержимому

Что такое ооп в java

  • автор:

Как работают принципы ООП в Java: примеры

Принципы и понятия объектно-ориентированного программирования (ООП, или OOPS, Object-Oriented Programming Concepts) очень важны. Не разбираясь в понятиях ООП, вы не сможете проектировать системы в модели объектно-ориентированного программирования.

Модель объектно-ориентированного программирования

Модель объектно-ориентированного программирования построена вокруг понятия объекта. Объект – это экземпляр класса. Он содержит свойства и функции. По сути они похожи на объекты реального мира: как, например, машина, дом, ноутбук и т. д. У них есть свои свойства и определенные методы для выполнения действий. Что такое класс? Класс определяет схему объектов. Он определяет свойства и функции объектов. К примеру, книга — это класс, а конкретно ваша книга — его экземпляр.

Принципы ООП

Основными принципами ООП являются:

  1. Абстракция
  2. Инкапсуляция
  3. Полиморфизм
  4. Наследование
  5. Ассоциация и агрегация
  6. Композиция

Теперь по порядку рассмотрим эти понятия объектно-ориентированного программирования. Чтобы вы лучше поняли, как реализовать концепции ООП, мы будем использовать фрагменты кода на языке программирования Java.

Абстракция

Абстракция — это скрытие внутренних деталей и описание вещей простыми терминами. Возьмем, к примеру, метод, который складывает два целых числа . Внутренняя обработка метода скрыта от внешнего мира. Достичь абстракци в ООП можно несколькими способами, например, через инкапсуляцию и наследование. Отличным примером абстракции является программа на Java: язык программирования сам заботится о преобразовании простых операторов в машинный язык и скрывает детали внутренней реализации от внешнего мира.

Инкапсуляция

Инкапсуляция — это метод, используемый для реализации абстракции в ООП. Она ограничивает доступ к членам и методам класса. Для инкапсуляции в ООП применяются ключи модификаторов доступа. Например, в языке java инкапсуляция достигается с помощью ключевых слов private, protected и public.

Полиморфизм

Полиморфизм указывает, что в разных ситуациях объект ведет себя по-разному. Существует два типа полиморфизма – полиморфизм во время компиляции и во время выполнения. Полиморфизм во время компиляции достигается перегрузкой метода.

Для примера рассмотрим такой класс:

public class Circle public void draw() System.out.println("Drwaing circle with default color Black and diameter 1 cm."); > public void draw(int diameter) System.out.println("Drwaing circle with default color Black and diameter"+diameter+" cm."); > public void draw(int diameter, String color) System.out.println("Drwaing circle with color"+color+" and diameter"+diameter+" cm."); > >

Все методы draw, которые встречаются в этом коде, ведут себя по-разному. Это пример перегрузки метода, потому что имена методов одинаковы, а аргументы разные. Поскольку компилятор сможет определить метод вызова во время компиляции, данный метод называется полиморфизмом во время компиляции. Полиморфизм во времени выполнения реализуется, когда между объектами есть отношения наследования «IS-A». Также этот подход называется переопределением метода, поскольку подкласс должен переопределить метод суперкласса. Фактический класс определяется во время выполнения с точки зрения суперкласса. Компилятор не может решать, какой метод класса будет вызван. Это решение принимается во время выполнения, отсюда и название – «полиморфизм во время выполнения» или «динамическая диспетчеризация методов».

package com.journaldev.test; public interface Shape public void draw(); > package com.journaldev.test; public class Circle implements Shape @Override public void draw() System.out.println("Drwaing circle"); > > package com.journaldev.test; public class Square implements Shape @Override public void draw() System.out.println("Drawing Square"); > >

Тут Shape — это суперкласс, у которого есть два подкласса, Circle и Square. Ниже приведен пример полиморфизма во время выполнения.

Shape sh = new Circle(); sh.draw(); Shape sh1 = getShape(); //some third party logic to determine shape sh1.draw();

В этих примерах компилятор Java не знает фактического класса реализации Shape, который будет использоваться во время выполнения.

Наследование

Наследование — это понятие объектно-ориентированного программирования, которое указывает, что один объект основан на другом объекте, вытекает из него. Проще говоря, наследование — это механизм повторного использования кода. Наследуемый объект называется суперклассом, а объект, который наследует суперкласс, называется подклассом. В java для реализации наследования используется ключевое слово extends. Давайте посмотрим на следующий пример наследования в java.

package com.journaldev.java.examples1; class SuperClassA public void foo() System.out.println("SuperClassA"); > > class SubClassB extends SuperClassA public void bar() System.out.println("SubClassB"); > > public class Test public static void main(String args[]) SubClassB a = new SubClassB(); a.foo(); a.bar(); > >

Ассоциация

Такое поняте ООП, как ассоциация, определяет связи между объектами, а также разнообразие самих объектов. Предположим, что у нас есть объекты “Учитель” и “Ученик”: множество учеников может общаться с одним учителем, и, конечно, один ученик также может общаться с несколькими учителями.

Агрегация

Агрегация – это особый тип ассоциации. Это понятие подразумевает, что все объекты имеют свой собственный жизненный цикл, но со взаимосвязью «HAS-A» – то есть один дочерний объект может принадлежать одному родительскому . Каждый раз, когда вы встречаете взаимосвязь «HAS-A» между объектами, знайте – это называется агрегацией.

Композиция

Композиция – специальная “ограничительная” форма агрегации. В композиции содержащийся в отношении «HAS-A» объект не может существовать сам по себе. Представим, например, комнату, которая находится в доме . Одна комната не может быть частью двух разных домов. Конечно, если вы удалите дом, комната тоже будет удалена.

Больше примеров кода вы найдете в нашем репозитории GitHub .

Что такое ооп в java

Концепции ООП являются основополагающими элементами и составляют основу языка программирования Java. В рамках данного подхода выделяют следующие термины: абстракция, инкапсуляция, наследование и полиморфизм. Понимание данных принципов служит ключом к построению целостной картины того, как работают программы, написанные на Java. По большому счету, объектно-ориентированный подход позволяет нам описывать классы, определять методы и переменные таким образом, чтобы затем использовать их вновь, частично либо полностью, без нарушения безопасности.

Принципы ООП в Java
Как упоминалось выше, выделяют четыре основные принципа ООП:

  • Абстракция. Абстракция означает использование простых вещей для описания чего-то сложного. Например, мы все знаем как пользоваться телевизором, но в тоже время нам не нужно обладать знаниями о том, как он работает чтобы смотреть его. В Java под абстракцией подразумеваются такие вещи, как объекты, классы и переменные, которые в свою очередь лежат в основе более сложного кода. Использование данного принципа позволяет избежать сложности при разработке ПО.
  • Инкапсуляция. Под инкапсуляцией подразумевается сокрытие полей внутри объекта с целью защиты данных от внешнего, бесконтрольного изменения со стороны других объектов. Доступ к данным (полям) предоставляется посредством публичных методов (геттеров/сеттеров). Это защитный барьер позволяет хранить информацию в безопасности внутри объекта.
  • Наследование. Это особая функциональность в объектно-ориентированных языках программирования, которая позволяет описывать новые классы на основе уже существующих. При этом поля и методы класса-предка становятся доступны и классам-наследникам. Данная фича делает классы более чистыми и понятным за счет устранения дублирования программного кода.

  • Полиморфизм. Данный принцип позволяет программистам использовать одни и те же термины для описания различного поведения, зависящего от контекста. Одной из форм полиморфизма в Java является переопределение метода, когда различные формы поведения определяются объектом из которого данный метод был вызван. Другой формой полиморфизма является перегрузка метода, когда его поведение определяется набором передаваемых в метод аргументов.

Каким образом концепции ООП работают в Java

Концепции ООП в Java позволяют программистам создавать компоненты, которые можно переиспользовать в различных частях программы не подвергая данные опасности.

Принцип работы абстракции

Основная цель использования данной концепции — это уменьшение сложности компонентов программы за счет скрытия от программиста, использующего эти компоненты, ненужных ему подробностей. Это позволяет реализовать более сложную логику поверх предоставленной абстракции, не вдаваясь в подробности ее реализации.

Приготовление кофе с помощью кофемашины является хорошим примером абстракции. Все, что нам надо знать, что бы ей пользоваться: как налить воды, засыпать кофейные зерна, включить и выбрать вид кофе, который хотим получить. А, как машина будет варить кофе — нам знать не нужно.

В данном примере кофемашина представляет собой абстракцию, которая от нас скрывает все подробности варки кофе. Нам лишь остается просто взаимодействовать с простым интерфейсом, который не требует от нас каких-либо знаний о внутренней реализации машины.

Этот же подход можно использовать и в объектно-ориентированных языках программирования, таких как Java.

Принцип работы инкапсуляции

Инкапсуляция позволяет нам пользоваться возможностями класса без создания угрозы безопасности данных за счет ограничения прямого доступа к его полям. Также она позволяет изменять код классов не создавая проблем их пользователям (другим классам). В Java данный принцип достигается за счет использования ключевого слова private .

Принцип работы наследования

Наследование — еще одна важная концепция ООП, которая позволяет сэкономить время на написании кода. Возможности наследования раскрываются в том, что новому классу передаются свойства и методы уже описанного ранее класса. Класс, который наследуется называется дочерним (или подклассом). Класс, от которого наследуется новый класс — называется родительским, предком и т. д. В языке программирования Java используется ключевое слово extends для того, чтобы указать на класс-предок.

Принцип работы полиморфизма

Полиморфизм предоставляет возможность единообразно обрабатывать объекты с различной реализацией при условии наличия у них общего интерфейса или класса. По-простому: способность вызывать нужные методы у объектов, имеющие разные типы (но находящиеся в одной иерархии). При этом происходит автоматический выбор нужного метода в зависимости от типа объекта.

Рассмотрим примеры полиморфизма в Java: переопределение и перегрузка методов.

В случае с переопределением метода, дочерний класс, используя концепцию полиморфизма, может изменить (переопределить) поведение метода родительского класса. Это позволяет программисту по разному использовать один и тот же метод, определяя поведение из контекста вызова (вызывается метод из класса предка или класса наследника).

В случае же с перегрузкой, метод может проявлять различное поведение в зависимости от того, какие аргументы он принимает. В данном случае контекст вызова определяется набором параметров метода.

Объектно-ориентированное программирование простым языком — объясняют эксперты

Спросили у экспертов, как простыми словами объяснить начинающему программисту, что такое ООП.

В интернете можно найти много описаний ООП, однако начинающий программист рискует их не понять. Мы попросили экспертов объяснить суть этой методологии простыми словами.

Когда применять функциональное программирование, а когда ООП — отвечают эксперты

Что такое объектно-ориентированное программирование?

Аватарка эксперта Андрей Когунь

Андрей Когунь
руководитель группы Java-разработчиков ИТ-компании КРОК

Самый простой способ объяснить и понять ООП — воспользоваться метафорой. Метафорой объекта в ООП является объект реального мира, например, человек. Объекты надо отличать между собой и у них есть что-то, что их определяет. Например, для человека это может быть имя, когда мы говорим про нашего знакомого Васю, и все понимают о ком речь. Люди неким образом похожи друг на друга. Подмножество людей, обладающих одинаковым набором свойств (имя, фамилия, возраст и т.д.) и общим поведением, будет называться класс. Возьмем для примера сотрудников нашей компании. Для каждого из нас определен департамент (я, например, в департаменте разработки ПО числюсь, ДРПО), должность, уровень зарплаты и т.д. Эти свойства обычно определяют в момент, когда в компанию приходит новый сотрудник. У человека можно запросить информацию по его навыкам или попросить помочь коллеге — это общее поведение для всех сотрудников.

Зарплату сотрудника знает он сам, его руководитель и бухгалтер, остальные — нет. Такое сокрытие данных называется инкапсуляция. Какие свойства и поведение будет доступно другим объектам обычно определяется на уровне класса. Руководитель отдела также является сотрудником, но он обладает рядом дополнительных свойств, например, у него есть подчиненные. Таким образом класс «руководитель», расширяет класс «сотрудник» или, другими словами, происходит наследование. При этом между классами устанавливается отношение «является» — то есть любой руководитель является сотрудником, но не наоборот — не каждый сотрудник является руководителем. Если у класса больше одного наследника, то образуется иерархия. Классы, которые являются родственниками в иерархии не связаны отношением «является», например, бухгалтер является сотрудником, но бухгалтер не является руководителем.

При помощи этих правил иерархию можно проверить на корректность. Если взять ведомость со списком всех сотрудников, в нее очевидным образом попадут и руководители, и бухгалтеры, но в общем списке они не будут отличаться от других сотрудников. Если мы захотим уточнить список подчиненных у каждого руководителя, то нам понадобится подготовить отдельную ведомость со свойствами, специфичными для класса «руководитель». Такое свойство объектов называется полиморфизмом, где состав свойств и поведение будет определяться классом, через который мы смотрим на объект: мы можем обращаться к объекту, как и к любому из предков его класса, но это не верно для потомков или других родственников.

Так мы рассмотрели, как связаны объекты и классы, и такие понятия, как: инкапсуляция, наследование и полиморфизм. Все это — базовые понятия ООП.

Аватарка эксперта Игорь Кропотов

Игорь Кропотов
ведущий инженер-программист IT-компании DD Planet

Объектно-ориентированное программирование – это подход, при котором вся программа рассматривается как набор взаимодействующих друг с другом объектов. При этом нам важно знать их характеристики.

У каждого объекта в системе есть свойства и поведение, как и у любого реального объекта. Например, рассмотрим объект «машина». У него есть свойства (цвет, вес, стоимость) и поведение (машина может ехать, сигналить, потреблять топливо).

Такой подход помогает строить сложные системы более просто и естественно благодаря тому, что вся предметная область разбивается на объекты и каждый из них слабо связан с другими объектами. Слабая связанность возникает вследствие соблюдения трех принципов: инкапсуляции, наследования и полиморфизма.

  1. Инкапсуляция – сокрытие поведения объекта внутри него. Объекту «водитель» не нужно знать, что происходит в объекте «машина», чтобы она ехала. Это ключевой принцип ООП.
  2. Наследование. Есть объекты «человек» и «водитель». У них есть явно что-то общее. Наследование позволяет выделить это общее в один объект (в данном случае более общим будет человек), а водителя — определить как человека, но с дополнительными свойствами и/или поведением. Например, у водителя есть водительские права, а у человека их может не быть.
  3. Полиморфизм – это переопределение поведения. Можно снова рассмотреть «человека» и «водителя», но теперь добавить «пешехода». Человек умеет как-то передвигаться, но как именно, зависит от того, водитель он или пешеход. То есть у пешехода и водителя схожее поведение, но реализованное по-разному: один перемещается ногами, другой – на машине.

ООП позволяет упростить сложные объекты, составляя их из более маленьких и простых, поэтому над программой могут работать сотни разработчиков, каждый из которых занят своим блоком. Большинство современных языков программирования — объектно-ориентированные, и, однажды поняв суть, вы сможете освоить сразу несколько языков.

Аватарка эксперта Глеб Лысов

Глеб Лысов

старший разработчик систем автоматизации и поддержки сервисов мониторинга и реагирования на киберугрозы в BI.ZONE

Методология объектно-ориентированного программирования (ООП) подразумевает представление всей программы или ее частей объектами. У каждого объекта есть тип — в ООП он называется классом. Классы можно объявлять или наследовать и создавать из них экземпляры. Собственно, объект — это и есть экземпляр класса.

Обычно объект объединяет в себе данные и методы для работы с ними. Представим, что у нас есть тип «Позвоночное существо», у которого есть свойство «Класс». У каждого из Позвоночных существ это свойство равно одному из пяти значений: Рыба, Земноводное, Птица, Пресмыкающееся, Млекопитающее. Добавим метод получить_класс — он будет возвращать это значение. Далее объявим тип «Человек», который наследует типу «Позвоночное существо». Создадим несколько экземпляров: Иван Иванов, Марина Иванова, Антон Антонов. Добавим присущие только Человеку свойства: Имя и Фамилию. У каждого из них будет метод получить_имя/получить_фамилию, а также перешедший от Позвоночного существа метод получить_класс.

Так можно продолжать сколь угодно долго: повторно описывать методы родительских классов нам не нужно, и любой экземпляр класса будет обладать заявленными свойствами.

Основные задачи ООП — структурировать код, повысить его читабельность и ускорить понимание логики программы. Косвенно выполняются и другие задачи: например, повышается безопасность кода и сокращается его дублирование.

Дело в том, что человеку гораздо удобнее работать с реальными объектами, чем отдельно с набором данных и функциями. Представляя данные в программе как свойства объекта, а функции по обработке данных — как возможные методы объекта, мы приближаем процесс программирования к процессу описания метода решения задачи. Это достигается за счет добавления знакомой человеку структуры абстракций: ведь даже язык, на котором мы говорим, следует принципам ООП. У каждой буквы есть произношение и написание, каждое слово включает буквы и имеет свое произношение и написание, то же верно и для предложений, и для более крупных конструкций. Все в этом мире — объект!

Главное, о чем не стоит забывать: ООП — это не единственная парадигма. У нее есть свои плюсы и минусы, для каких-то задач она подходит, для каких-то — нет. Например, ООП не даст особых преимуществ, если вы пишете «однострочники» и простые скрипты. Однако в больших проектах неразделенный на отдельные сущности код быстро превратится в «лапшу» и перестанет читаться, и ООП здесь сильно упростит работу.

Аватарка эксперта Кирилл Верютин

Кирилл Верютин
разработчик хостинг-провайдера и регистратора доменов REG.RU

Наиболее классическое определение, к которому прибегают при необходимости объяснить что такое ООП, это — «способ моделирования реального мира».‎ Можно предположить, что ООП делает код более простым и наглядным, однако такая формулировка слишком размыта и уклончива, она не открывает самой сути ООП.

ООП стоит на трёх китах:

  • Инкапсуляция — способ спрятать сложную логику внутри класса, предоставив программисту лаконичный и понятный интерфейс для взаимодействия с сущностью.
  • Наследование — способ легко и просто расширить существующий класс, дополнив его функциональностью.
  • Полиморфизм — принцип «один интерфейс — множество реализаций». Например, метод print может вывести текст на экран, распечатать его на бумаге или вовсе записать в файл.

Если резюмировать: ООП даёт контроль над зависимостями в коде. Это способ сделать так, чтобы высокоуровневый код не зависел от низкоуровневой реализации. ООП позволяет вести разработку раздельно, поскольку взаимодействие между сущностями определено интерфейсами.

Аватарка эксперта Павел Бондарович

Павел Бондарович
технический директор в Creonit

Суть ООП заключается в том, чтобы представить программу в виде объектов, которые каким-то образом взаимодействуют друг с другом.

Все, что угодно, можно представить в виде объекта: человека, воздушный шарик, сообщение в мессенджере. У объекта могут быть свойства, например, цвет – красный, размер – большой. Также у объекта могут быть методы для совершения операций. Например, если объект телевизор, вызываем метод «включить», и телевизор включается.

Объект — это экземпляр какого-то класса. Класс — это шаблон, в котором описаны все свойства будущего объекта и его методы. При этом если класс воздушного шарика определяет свойство цвет, то сам класс никакого значения цвета не имеет. Но экземпляры этого класса, которых, к слову, можно создавать сколько угодно, уже будут раскрашены в любые цвета.

Классы могут выстраиваться в хитрые витиеватые структуры. Чем структура хитрее, тем программа гибче, легче поддается изменениям и внедрениям нового функционала, но не обязательно. Такие слова как наследование, полиморфизм, инкапсуляция позволяют создавать структуры объектов еще витиеватее, при этом избавляют код от дублирования и делают его интуитивно понятным, но не всегда.

Понимание только лишь принципа работы объектов не сделает человека ООП-гуру. Суть мастерства ООП в умении конструировать многоуровневые структуры из классов, при этом оставляя код читаемым, надежным и гибким. Чтобы это постичь, потребуется пройти долгий и изнурительный путь, но в конечном итоге ООП станет лучше.

Аватарка эксперта Зураб Белый

Зураб Белый
руководитель практики Java центра разработки компании «Рексофт» в Воронеже

Часто статьи про ООП начинаются с кучи терминов, теории и сложных объяснений подходов и парадигм. В своем курсе программирования на Java для начинающих в Воронежском государственном университете я сначала объясняю на практике роль объектов, их связь и операции с ними, используя обычные слова, которые мы используем в повседневной жизни. Например, инкапсуляцию удобно объяснять с помощь магазина, где есть витрина, на которой все видно и красиво расставлено и есть склад, куда обычного покупателя не пускают.

Когда студенты начинают понимать и могут строить объектные модели, можно вводить первые термины, такие как: инкапсуляция, наследование и полиморфизм. Понимая работу ООП на практике, даже на совсем примитивном уровне, эти слова уже не кажутся такими страшными и непонятными. Дальше я ввожу больше теории и обязательно добавляю практические вещи, например, паттерны проектирования.

Проще говоря, преподавать ООП стоит от практики к теории. Очень много в этом процессе дают правильные примеры. В первое время они должны отражать окружающий нас мир и только потом трансформироваться в абстракции и переходить к языку программирования.

Напоминаем, что вы можете задать свой вопрос экспертам, а мы соберём на него ответы, если он окажется интересным. Вопросы, которые уже задавались, можно найти в списке выпусков рубрики. Если вы хотите присоединиться к числу экспертов и прислать ответ от вашей компании или лично от вас, то пишите на experts@tproger.ru, мы расскажем, как это сделать.

Что такое ооп в java

Всем привет!! создала группу в телеграмм, где Java — студенты смогут не только обсуждать вопросы по изучению Java и делиться полезностями, но и организовывать живые встречи. Кому интересно, вступайте =) https://t.me/JavaCommunityMoscow

chess.rekrut Уровень 25
18 августа 2023
Сообщество

JavaRush — это интерактивный онлайн-курс по изучению Java-программирования c нуля. Он содержит 1200 практических задач с проверкой решения в один клик, необходимый минимум теории по основам Java и мотивирующие фишки, которые помогут пройти курс до конца: игры, опросы, интересные проекты и статьи об эффективном обучении и карьере Java‑девелопера.

Подписывайтесь
Язык интерфейса
«Программистами не рождаются» © 2024 JavaRush
Скачивайте наши приложения
«Программистами не рождаются» © 2024 JavaRush

Этот веб-сайт использует данные cookie, чтобы настроить персонально под вас работу сервиса. Используя веб-сайт, вы даете согласие на применение данных cookie. Больше подробностей — в нашем Пользовательском соглашении.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *