Файл: Основные понятия объектно-ориентированного программирования (История создания объектно-ориентированного программирования).pdf

Некоторые элементы современного объектно-ориентированного программирования

Время не стоит на месте, да и времени с момента появления ООП уже прошло довольно много, поэтому не стоит удивляться, что сегодня словарь по объектно-ориентированному программированию серьезно разросся. Вот некоторые новые термины и понятия, связанные с ООП.

События. Специальный вид объектов, создаваемый для оповещения одних объектов о событиях, происходящих с другими объектами. В разных языках программирования механизм событий реализуется по-разному: где-то с помощью специальных синтаксических конструкции, а где-то силами базовых средств ООП^[14].

Универсальный тип. Концепция универсальных типов не связана непосредственно с концепцией ООП, но она является причиной появление таких элементов, как универсальный класс, универсальный метод, универсальное событие и т.д. Универсальный тип – это тип, параметризованный другим типом (набором типов)^[15]. Кем является этот тип-параметр в контексте проектирования универсального типа неизвестно, хотя есть возможность ограничить значения типов-параметров, заставив их быть производными от конкретного класса или реализовывать определенные интерфейсы. В качестве примера можно привести универсальный класс сортировки последовательности элементов, где тип элемента в последовательности заранее неизвестен. При проектировании такого класса важно указать, что тип-параметр должен поддерживать операцию сравнения^[16]. При создании объектов универсальных типов параметр указывается явно, например целочисленный или строковый тип, а сам объект начинает себя вести так, как если бы это был экземпляр класса, созданный специально для сортировки целых чисел или строк^[17].

Исключения. Еще один специальный вид объектов, поддерживаемый встроенным в конкретный язык программирования механизмом обработки ошибок и исключительных ситуаций. Исключения, помимо кода ошибки, содержат ее описание, возможные причины возникновения и стек вызовов методов, имевший место до момента возникновения исключения в программе.

Объектно-ориентированное программирование постоянно развивается, порождая новые парадигмы, такие как аспектно-ориентированное, субъектно-ориентированное и даже агентно-ориентиванное программирование^[18]. Нужно отметит, что лавры ООП не дают покоя остальным теоретикам, и они спешат предложить свои варианты его совершенствования и расширения.

---

Прототипное программирование исключает понятие класса, заменяя его прототипом – образцом объекта^[19]. Таким образом, в прототипно-ориентированном языке нет понятия типа объекта, а есть понятие образец или прототип. Прототип – это экземпляр объекта, по которому создаются другие экземпляры, копируя (клонируя) его члены. В JavaScript не описывают поля и методы класса, а создается сначала пустой объект, а потом добавляют ему нужные поля и методы (в JavaScript метод можно определить и добавить к объекту динамически). Точно также создаются и прототипы, на которые потом ссылаются другие объекты, как на свой прообраз. Если у объекта не находится какого-то метода или поля, которое указано в месте вызовы, то оно ищется среди членов его прототипа.

Глава 3. Свойства, достоинства и недостатки ООП

3.1 Основные свойства ООП

Есть сразу 3 основных принципа, которые составляют основу ООП.

Под инкапсуляцией понимается «свойство, благодаря которому разработчику, использующему определенный строительный блок (код), не нужно знать, как он на самом деле реализован и работает для корректного использования этого строительного блока^[20]». Другое преимущество инкапсуляции заключается в том, что разработанную программу легче модифицировать, поскольку при сохранении интерфейса класса можно менять его реализацию, и это не затронет внешний программный код (код клиента)^[21].

Покажем несколько примеров, которые помогут разобраться с каждым из представленных принципов. Инкапсуляция - это своеобразная защита информации от внешних пользователей^[22]. 

Чтобы сразу же стало понятно что это, приведем реальный пример.

Необходимо совершить определенный звонок, пользуясь своим телефоном - это не требует дополнительных познаний в сегменте сотовой связи, размещении вышек и прочего. Достаточно более простых знаний - номера выбранного абонента и средств, которые позволят совершить запланированный звонок.

Инкапсуляция дает внешним пользователям(программистам) доступ к методам, которые необходимы им для работы с программой, при этом, все важные внутренние методы остаются недоступными, они попросту не нужны внешним пользователям.

---

Приведем в качестве примера инкапсуляции следующее:

class Human {

private $words;

private $sex;

public function setSex($sex) {

if($sex == "male") {

$this->sex = "male";

} else if($sex == "female") {

$this->sex = $sex;

} else {

echo "Error. Set only male or female sex";

}

}

public function setWords($words) {

$this->words = $words;

}

public function getWords() {

return $this->words;

}

public function sayIt() {

return $this->getWords();

}

}

$human = new Human();

$human->setSex("male");

$human->setWords("Hi!");

echo $human->sayIt();

Здесь показан Human, в данном классе добавили “sex” (пол), которое сделали приватным - это не позволит внешним пользователям получить к нему доступ.

Вот как будет выглядеть попытка получения доступа к данному поля вне самого класса:

$human->sex = "11"; Fatal error: Cannot access private property Human::$sex

Инкапсуляция является весьма полезным свойством ООП и применяется достаточно не редко. Инкапсуляция является невероятно полезной, если созданием определенного проекта занимается целая группа специалистов^[23]. Каждый программист будет работать с определенным классом и методами, при этом, не создавая помех в работе другим специалистам.

Наследование (или наследственность) — определение объекта и его дальнейшее использование для построения иерархии порожденных объектов с возможностью для каждого порожденного объекта, относящегося к иерархии, доступа к коду и данным всех порождающих объектов^[24].

Как структурная, так и объектно-ориентированная методологии ставят перед собой цель построения дерева иерархии взаимосвязей между объектами^[25]. При этом структурная иерархия формируется по простому принципу разделения целого на составляющие, тогда как в случае объектно-ориентированной иерархии отражается наследование свойств вышележащих типов объектов нижележащим типам объектов.

Наследственность в ООП — это его основа. Следует понимать, что потомок — класс, от которого происходят другие классы, наследует свойства предка — класса, который происходит либо порожден из другого класса. Следовательно, потомок всегда «знает», какими он обладает свойствами, а предок не может «знать» свойства своего потомка, поскольку не может «знать» те свойства, которые будут добавлены в новый класс^[26]. Данный метод наследования и принят в объектно-ориентированных языках.

Именно наследование дает возможность повторно использовать уже существующий код. С целью применения существующего кода, программист создает новый класс на базе уже существующих классов^[27]. В итоге, наследование выполняет две функции: предотвращение дублирования кода, развитие работы в нужном направлении. Отношения между родительскими классами и его потомками именуется термином «Иерархия наследования»^[28].

---

К примеру -каждый человек обладает определенным набором функций при рождении, это так называемый базовый набор - дыхание, переваривание пищи, крик. Любой человек является соединением огромного количества цепочек генов - от самых первых предков и до кровных родителей. Если рассматривать ООП - то в данном случае свойство наследования ничем не отличается от простой жизни.

Существуют родительские классы с базовым функционалом - при создании нового класса, не потребуется создание новых базовых навыков, он изначально унаследует "базу" родительского класса. Это существенно упрощает работу программистам. Есть слово "extends", которое обозначает наследование.

/* Родительский класс Human */

class Human {

private $name;

/* Конструктор (в нем мы задаем поле $name при создании экземпляра класса) */

public function __construct($name) {

$this->name = $name;

}

/* Метод say(). Предполагаем, что Human изначально может говорить */

public function say() {

echo "Меня зовут ".$this->name." и ";

}

}

/* Класс Мужчина. Ключевым словом extends мы наследуем родителя Human */

class Man extends Human {

public function beard() {

echo "у меня растет борода";

}

}

/* Класс Женщина. Ключевым словом extends мы наследуем родителя Human */

class Women extends Human {

public function bearChildren() {

echo "я рожаю детей";

}

}

/* Создаем экземпляр класса Man и вызываем методы. */

$man = new Man("Sergey");

$man->say();

$man->beard();

/* Создаем экземпляр класса Women и вызываем методы. */

$women = new Women("Maria");

$women->say();

$women->bearChildren();

 Что же мы увидим в результате:

Меня зовут Sergey и у меня растет борода

Меня зовут Maria и я рожаю детей

Если рассматривать созданные классы - они оба обладают базовым набором навыков, но есть свои отличия - "Мужчина" отращивает бороду, "Женщина" рожает ребенка.

Метод под названием __construct - это конструктор класса.

Полиморфизм — присваивание действию одного имени, которое затем совместно используется вниз и вверх по иерархии объектов, причем каждый объект иерархии выполняет это действие способом, именно ему подходящим^[29]. В объектно-ориентированной разработке это относится к сущностям (элементам структур данных), способным в процессе выполнения присоединяться к объектам разных типов^[30].

Полиморфизм дает возможность применения одних и тех же функций для решения различных задач и находит свое отражение в том, что под одним именем содержатся разные действия, наполнение которых зависит от типа объекта. Производные одного базового класса считаются полиморфными.^[31] Это подразумевает, что им присущи как общие характеристики, так и собственные свойства.

---

Касательно средств, которые связаны с возможностью реализации полиморфизма, то следует упомянуть следующие виды методов в ООП:

• 1. Статические методы класса включаются в код программы в процессе ее компиляции. Таким образом, до запуска программы уже известно, какая процедура будет вызвана в определенной точке.
  2. Виртуальные методы, которые подключаются к основному коду на этапе выполнения программы и дают возможность определить тип и конкретизировать экземпляр объекта в процессе исполнения, а затем вызвать методы этого объекта. Данный механизм обеспечивает полиморфизм и именуется также поздним связыванием.

Полиморфизм дает возможность создавать множественные определения для операций и функций^[32]. Какое именно определение будет использоваться, зависит от контекста программы. ООП предоставляет возможности, связанные с полиморфизмом, такие как: шаблоны функций, перегрузка функций, перегрузка операций, использование виртуальных методов, шаблоны классов^[33]. Перегрузка операций позволяет применять для собственных классов те же операции, что используются для встроенных типов C++. Виртуальные методы обеспечивают возможность выбрать на этапе выполнения нужный метод среди одноименных методов базового и производного классов. Шаблоны классов позволяют описать классы, инвариантные относительно типов данных.

Пример полиморфизма:

/* Это интерфейс Say */

interface Say {

public function say();

}

/* Это абстрактный класс Human имплементирующий интерфейс Say */

abstract class Human implements Say{

private $name;

public function __construct($name) {

$this->name = $name;

}

public function getName() {

return $this->name;

}

}

/* Класс Man наследуют класс Human и обязан реализовать метод say() */

class Man extends Human {

public function __construct($name) {

parent::__construct($name);

}

public function beard() {

echo "у меня растет борода";

}

public function say() {

echo "У меня мужской голос, меня зовут ".$this->getName()." и ";

}

}

/* Класс Women наследуют класс Human и обязан реализовать метод say() */

class Women extends Human {

public function __construct($name) {

parent::__construct($name);

}

public function bearChildren() {

echo "я рожаю детей";

}

public function say() {

echo "У меня женский голос, меня зовут ".$this->getName()." и ";

}

}

$man = new Man("Sergey");

$man->say();

$man->beard();

$women = new Women("Maria");

$women->say();

$women->bearChildren();

?>

 Результат:

У меня мужской голос, меня зовут Sergey и у меня растет борода

У меня женский голос, меня зовут Maria и я рожаю детей

---