Bài giảng Lập trình hướng đối tượng - Bài 1: Tổng quan lập trình hướng đối tượng - Trịnh Thành Trung

Bài 1 
Tổng quan 
Lập trình hướng 
đối tượng 
Trịnh Thành Trung 
trungtt@soict.hust.edu.vn 
Nội dung 
1. Kỹ thuật lập trình 
2. Kỹ thuật hướng đối 
tượng 
3. Các khái niệm cơ bản 
4. Các nguyên lý 
5. Phân tích thiết kế 
hướng đối tượng 
Kỹ thuật lập trình 
Lập trình hướng đối tượng là một kỹ thuật 
lập trình. Vậy kỹ thuật lập trình là gì? 
1 
4 
Kỹ thuật lập trình 
• "Lập trình hướng đối tượng" là một kỹ thuật lập 
trình. Vậy "kỹ thuật lập trình" là gì? 
• Kỹ thuật lập trình: Kỹ thuật thực thi một giải pháp 
phần mềm (cấu trúc dữ liệu + giải thuật) dựa trên 
nền tảng một phương pháp luận (methodology) 
và một hoặc nhiều ngôn ngữ lập trình phù hợp 
với yêu cầu đặc thù của ứng dụng. 
5 
Kỹ thuật lập trình 
• Các mô thức lập trình 
• Các ý tưởng, thuật toán để 
giải quyết vấn đề 
• Phong cách trình bày trong 
lập trình 
• Văn hóa lập trình 
"Phương pháp luận" 
6 
Kỹ thuật lập trình 
• Mô thức - nguyên tắc chung 
cơ bản 
• Cú pháp - xác định cái gì là 
hợp lệ trong mã nguồn 
• Ngữ nghĩa - ngữ pháp của 
ngôn ngữ lập trình 
"Ngôn ngữ lập trình" 
7 
Ngôn ngữ lập trình 
• Ngôn ngữ? 
• Phương tiện để giao tiếp 
• Hệ thống ký hiệu để diễn đạt 
8 
Ngôn ngữ lập trình 
• Ngôn ngữ máy 
• Các chỉ thị được thể hiện bằng các chữ số nhị phân 1 và 
0. 
1101010101101010 
1010100010101010 
9 
Ngôn ngữ lập trình 
• Ngôn ngữ lập trình 
• Là ngôn ngữ được chuẩn hóa 
• Cả con người và máy tính có thể đọc và hiểu được 
• Sử dụng chương trình dịch tương ứng để giao tiếp với 
máy tính 
10 
Trình dịch 
Trình dịch - 
Compiler 
Là chương trình 
thực hiện biên 
dịch toàn bộ 
chương trình 
nguồn thành mã 
máy trước khi 
thực hiện 
11 
Sự phát triển của 
ngôn ngữ lập trình 
Ngôn ngữ máy 
Lập trình 
tuần tự 
Hướng 
thủ tục 
Hướng 
đối tượng 
11 
12 
Sự phát triển của 
ngôn ngữ lập trình 
• Lập trình tuần tự 
• Mã nguồn được viết dưới dạng "đầu tiên làm thế này, sau 
đó làm thế kia" 
• Khó sửa lỗi, bảo trì. 
13 
Sự phát triển của 
ngôn ngữ lập trình 
• Lập trình hướng thủ tục (Lập trình cấu trúc) 
• Xây dựng chương trình dựa trên các hàm/thủ tục/chương 
trình con 
• Dữ liệu và xử lý (hàm) tách rời nhau 
• Các hàm không bắt buộc phải tuân theo một cách thức 
chung truy cập vào dữ liệu 
14 
Trừu tượng hóa 
• Sự phát triển của các ngôn ngữ lập trình chính là 
sự phát triển của quá trình trừu tượng hóa 
(abstraction) 
• Assembly : Trừu tượng hóa kiểu dữ liệu/chỉ thị cơ bản 
• Ngôn ngữ cấu trúc: Trừu tượng hóa điều khiển (control 
abstraction) + trừu tượng hóa chức năng (functional 
abstraction) 
Kỹ thuật hướng đối tượng 
Giới thiệu về công nghệ đối tượng và kỹ 
thuật hướng đối tượng 
2 
16 
Đối tượng 
• Đối tượng là gì? 
"Tất cả mọi thứ đều là đối tượng" 
 -Alan Kay 
17 
Lập trình hướng đối tượng 
• Coi chương trình phần mềm là một tập hợp các 
đối tượng tương tác với nhau 
Object-oriented modeling 
House 
Tom Car Flower 
House 
Tom 
Car 
Flower 
lives in 
drives 
Model 
Reality 
gets 
18 
Lập trình hướng đối tượng 
• Mỗi đối tượng trong chương trình có các dữ liệu 
độc lập của mình và chiếm bộ nhớ riêng của 
mình. 
• Mỗi đối tượng đều có dạng đặc trưng của lớp các 
đối tượng đó. 
• Tất cả các đối tượng thuộc về cùng một lớp đều 
có các hành vi giống nhau 
19 
Trừu tượng hóa 
• Sự phát triển của các ngôn ngữ lập trình chính là 
sự phát triển của quá trình trừu tượng hóa 
(abstraction) 
• Lập trình hướng đối tượng 
• Trừu tượng hóa dữ liệu (data abstraction) 
• Coi các dữ liệu trong chương trình là các đối tượng 
Các khái niệm 
Các khái niệm cơ bản trong lập trình hướng 
đối tượng 
3 
21 
Đối tượng 
• Trong thế giới thực 
• VD: Sinh viên, ô tô, màu sắc 
• Mỗi đối tượng đều có: 
• Các thông tin, trạng thái 
• Ví dụ: Các thông tin về ô tô có màu sắc, tốc độ, năm sx 
• Các hoạt động 
• Ví dụ: Tăng ga, phanh, giảm tốc, đi đến một địa điểm 
22 
Đối tượng 
Trạng thái Hành vi 
Con chó Tên 
Màu sắc 
Giống chó 
Cảm xúc 
Sủa 
Vẫy đuôi 
Ăn 
Chạy 
Ô tô Hãng sản xuất 
Kích thước 
Màu sắc 
Giá tiền 
Tăng tốc 
Giảm tốc 
Đâm 
Tài khoản Tên tài khoản 
Số tài khoản 
Ngân hàng 
Số dư 
Rút tiền 
Gửi tiền 
Kiểm tra số dư 
23 
Đối tượng 
• Đối tượng là duy nhất. Không có hai đối tượng 
giống nhau dù cùng chia sẻ các tính chất, trạng 
thái 
• Ví dụ 
• Sinh viên A và Màu tím 
• Sinh viên A và Con khủng long 
• Sinh viên A và Bill Gates 
• Sinh viên A và Sinh viên B 
24 
Đối tượng 
• Mô hình hóa vào trong lập trình: 
Đóng gói thành trạng thái 
(state) và hành vi (behavior). 
• Trạng thái được biểu diễn bởi các 
thuộc tính (attributes) và các mối 
quan hệ (relationships). 
• Hành vi được biểu diễn bởi các thao 
tác (operations) hay phương thức 
(methods). 
25 
Trạng thái và hành vi 
• Trạng thái của một đối tượng 
là một trong các điều kiện tại 
đó mà đối tượng tồn tại. 
• Trạng thái của một đối tượng 
có thể thay đổi theo thời gian. 
Trạng thái 
26 
Trạng thái và hành vi 
• Hành vi quyết định đối tượng đó hành 
động và đáp trả như thế nào đối với 
bên ngoài. 
• Hành vi nhìn thấy được của một đối 
tượng được mô hình thành một tập các 
thông điệp nó có thể đáp trả (các thao 
tác mà đối tượng đó thực hiện). 
Hành vi 
27 
Đối tượng phần mềm 
• Đối tượng (object) là một thực thể phần mềm 
bao bọc các thuộc tính và các phương thức liên 
quan. 
• Thuộc tính được xác định bởi giá trị cụ thể gọi là thuộc 
tính thể hiện. 
• Một đối tượng cụ thể được gọi là một thể hiện. 
Đối tượng phần mềm Đối tượng phần mềm Xe Đạp 
28 
Bài toán thực tiễn 
Quản lý tài khoản ngân hàng 
Thuộc tính 
Account name: Duc Binh 
Balance: 2.000.000 VND 
Deposit Debit 
Balance inquiry 
Yêu cầu dịch vụ 
Balance inquiry 
Không gian phần 
mềm 
Thuộc 
tính 
name: Duc Binh 
Balance: 2.000.000 VND 
Deposit() Withdraw() 
checkBalance() 
Hành động 
Hành động 
Account object 
User object 
Gửi thông điệp 
checkBalance() 
29 
Lớp 
• Một lớp là một thiết kế (blueprint) hay mẫu 
(prototype) cho các đối tượng cùng kiểu 
• Ví dụ: lớp XeDap là một thiết kế chung cho nhiều đối tượng 
xe đạp được tạo ra 
• Lớp định nghĩa các thuộc tính và các phương thức 
chung cho tất cả các đối tượng của cùng một loại nào 
đó 
• Một đối tượng là một thể hiện cụ thể của một lớp. 
• Ví dụ: mỗi đối tượng xe đạp là một thể hiện của lớp XeDap 
• Mỗi thể hiện có thể có những thuộc tính thể hiện khác 
nhau 
• Ví dụ: một xe đạp có thể đang ở bánh răng thứ 5 trong khi 
một xe khác có thể là đang ở bánh răng thứ 3. 
30 
Ví dụ 
Lớp Xe đạp 
Khai báo cho lớp 
XeDap 
Đối tượng của lớp 
XeDap 
31 
Lớp và Đối tượng 
Attribute 
name: Duc Binh 
Balance: 2.000.000 VND 
Deposit() Withdraw() 
checkBalance() 
operation 
Account object of Mr Duc Binh 
Attribute 
name: Thu Lan 
Balance: 1.000.000 VND 
Deposit() Withdraw() 
checkBalance() 
operation 
Account object of Mrs Thu Lan 
Account Class (model of objects) 
Attribute 
Definition of member variable 
String name; 
long balance; 
void deposit(int money); 
void withdraw() 
int checkBalance() 
Method definition 
operation 
INSTANTIATE 
32 
Lớp và đối tượng 
Lớp Xe ô tô 
33 
Tương tác giữa các đối tượng 
• Các đối tượng trong thế giới thực có thể tương 
tác được với nhau 
• Trong lập trình 
• Các đối tượng giao tiếp với nhau bằng cách gửi thông 
điệp (message) 
Tương tự với gọi hàm? 
34 
Gọi hàm vs. Gửi thông điệp 
• Gọi hàm (call function) 
• Chỉ ra chính xác đoạn mã nào sẽ được thực hiện. 
• Chỉ có duy nhất một sự thực thi của một hàm với một tên 
nào đó. 
• Không có hai hàm trùng tên 
• Gửi thông điệp (send message) 
• Yêu cầu một dịch vụ từ một đối tượng và đối tượng sẽ 
quyết định cần phải làm gì 
• Các đối tượng khác nhau sẽ có các cách thực thi các 
thông điệp theo cách khác nhau. 
35 
Thông điệp vs. Phương thức 
• Thông điệp 
• Được gửi từ đối tượng này đến đối tượng kia, không bao 
gồm đoạn mã thực sự sẽ được thực thi 
• Phương thức 
• Thủ tục/hàm trong ngôn ngữ lập trình cấu trúc 
• Là sự thực thi dịch vụ được yêu cầu bởi thông điệp 
• Là đoạn mã sẽ được thực thi để đáp ứng thông điệp 
được gửi đến cho đối tượng 
Các nguyên lý cơ bản 
Trừu tượng hóa, đóng gói, module hóa, phân 
cấp. 
4 
37 
Các nguyên lý cơ bản 
LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG 
Trừu tượng 
hóa 
Đóng gói 
Module 
hóa 
Phân cấp 
38 
Trừu tượng hóa 
• Trừu tượng hóa 
• Là quá trình loại bỏ đi các thông tin cụ thể và giữ lại 
những thông tin chung. 
• Tập trung vào các đặc điểm cơ bản của thực thể, các đặc 
điểm phân biệt nó với các loại thực thể khác. 
• Phụ thuộc vào góc nhìn 
• Quan trọng trong ngữ cảnh này nhưng lại không có ý nghĩa 
nhiều trong ngữ cảnh khác. 
39 
Ví dụ 
• Bài toán Quản lý sinh viên 
40 
Trừu tượng hóa 
• Phụ thuộc vào góc nhìn: 
41 
Đóng gói 
• Đóng gói 
• Che giấu, ẩn đi chi tiết thực hiện bên trong 
• Cung cấp cho thế giới bên ngoài một giao diện 
• Người dùng không phụ thuộc vào việc sửa đổi sự thực 
thi bên trong 
42 
Đóng gói 
• Cho phép điều khiển 
• Việc sử dụng đối tượng 
được kiểm soát thông 
qua các method public 
• Hỗ trợ sự thay đổi 
• Việc sử dụng đối tượng 
không bị ảnh hưởng 
nếu dữ liệu nội tại 
(private) bị thay đổi 
Withdraw( ) 
Deposit( ) 
dollars 12 
cents 56 
Withdraw( ) 
Deposit( ) 
balance 
12.56 
43 
Module hóa 
• Module hóa 
• Chia nhỏ hệ thống phức tạp thành những thành phần 
nhỏ có thể quản lý được. 
• Cho phép người dùng hiểu được về hệ thống. 
45 
Module hóa 
• Chia nhỏ một hệ thống phức 
tạp thành các mô đun nhỏ 
hơn. 
Hệ thống quản 
lý xuất nhập 
sách 
Hệ thống quản lý siêu 
thị sách 
Hệ thống 
kế toán 
Hệ thống 
quản lý 
nhân viên 
46 
Phân cấp 
• Phân cấp 
• Xếp hạng hay xếp thứ tự các mức trừu tượng vào một 
cấu trúc cây 
• Tổ chức để phân loại. Sử dụng phân cấp rất dễ dàng 
nhận ra sử giống và khác nhau giữa các đối tượng 
47 
Phân cấp 
Động vật 
Người 
Học sinh Sinh viên 
Công 
nhân 
Chó Mèo Gà Thỏ 
Tăng mức độ trừu tượng hóa 
Giảm mức độ trừu tượng hóa 
Phân tích thiết kế hướng 
đối tượng 
Object Oriented Analysis and Design (OOAD) 
5 
49 
Phân tích thiết kế 
hướng đối tượng 
• Phương pháp luận (methodology) trong PT&TK 
phần mềm thông thường được định nghĩa như là 
một tập các quá trình và thao tác để tìm và khám 
phá cách có thể giải quyết được bài toán phần 
mềm. 
• Một trong các phương pháp hiệu quả nhất để 
phát triển phần mềm. 
50 
Phát triển phần mềm 
• Sáu giai đoạn 
• Giai đoạn 0: Lập kế hoạch (make a plan) 
• Giai đoạn 1: Xác định mục tiêu - làm gì (what are we 
making) 
• Giai đoạn 2: Xác định cách làm thế nào (how to build it) 
• Giai đoạn 3: Xây dựng phần lõi - Building the core 
• Giai đoạn 4: Lặp lại (hiệu chỉnh) các trường hợp sử dụng 
• Giai đoạn 5: Phát triển (evolution) 
51 
Xác định mục tiêu 
• Giai đoạn 1: Xác định mục tiêu - làm gì (what are we 
making) 
• Trong giai đoạn này chúng ta có nhiệm vụ xác định cụ 
thể các mục tiêu, chức năng và nhiệm vụ mà phần 
mềm chúng ta cần xây dựng phải đáp ứng. 
• Trong phương pháp lập trình cổ điển hướng thủ tục 
người ta gọi giai đoạn này là giai đoạn tạo ra “phân 
tích yêu cầu và mô tả hệ thống” (requirements analysis 
and system specification). 
• Trong PT&TK hướng đối tượng người ta sử dụng các 
ký pháp và kỹ thuật Use case để mô tả các công việc 
này. 
52 
Biểu đồ use case 
53 
Biểu đồ lớp 
Thank you! 
Any questions?