Objektově orientované programování

Verze z 23. 5. 2012, 22:50 (zobrazit zdroj) Spravce (diskuse | příspěvky) (Vytvoření stránky)		Aktuální verze z 3. 2. 2017, 14:09 (zobrazit zdroj) Spravce (diskuse | příspěvky) (→Zdroje: Doplněno ITnetwork.cz.)
(Není zobrazeno 16 mezilehlých verzí od 1 uživatele.)
Řádka 2:		Řádka 2:
	== Co je to OOP? ==		== Co je to OOP? ==
−	*Objektově orientované programování (z anglického Object-Oriented Programming)	+	* Objektově orientované programování (OOP, anglicky Object-Oriented Programming) je to ''[[Pojmy Softwarového inženýrství#Metodika|metodika vývoje softwaru]]''.
−	*je to metodika vývoje softwaru.	+	*Zároveň se jedná o ''[[Pojmy Softwarového inženýrství#Paradigma|paradigma]]'': popisuje ''způsob vývoje a zápisu programu a způsob uvažování o problému''.
−	*Zároveň se jedná o paradigma: popisuje způsob vývoje a zápisu programu a způsob uvažování o problému.	+
	== Základní paradigma OOP ==		== Základní paradigma OOP ==
Řádka 14:		Řádka 14:
	*Pro srovnání: strukturované programování		*Pro srovnání: strukturované programování
	**Řešení úlohy jako posloupnost příkazů, řídících struktur a volání metod.		**Řešení úlohy jako posloupnost příkazů, řídících struktur a volání metod.
		+
	== Cíle ==		== Cíle ==
	*Je vedeno snahou o znovupoužitelnost komponent.		*Je vedeno snahou o znovupoužitelnost komponent.
−	*Rozložení úlohy na dílčí součásti.	+	*Rozkládá složitou úlohu na dílčí součásti, které jdou pokud možno řešit nezávisle.
−	*Přiblížení struktury řešení reálnému světu.	+	*Přiblížení struktury řešení v počítači reálnému světu (komunikující objekty).
		+	*Skrytí detailů implementace řešení před uživatelem řešení.
		+
		+	<div class="Priklad">Představte si, že někdo vytvořil knihovnu, která řeší obecnou úlohu (třeba <tt>ArrayList</tt> v Javě, fungující jako úložiště objektů).
		+
		+	Když tuto knihovnu chcete použít, potřebujete vědět:
		+	* hodnotu kterých proměnných můžete měnit,
		+	* které metody/funkce/procedury smíte volat.
		+
		+	To samozřejmě lze napsat do dokumentace. OOP je však vedeno snahou, aby zodpovězení těchto otázek bylo přirozenou součástí kódu.
		+	</div>
		+
	== Model systému pohledem OOP (konstrukty OOP) ==		== Model systému pohledem OOP (konstrukty OOP) ==
Řádka 24:		Řádka 36:
	*Základní pojem.		*Základní pojem.
	*Model světa pohledem OOP je množina objektů (entit), které si posílají zprávy.		*Model světa pohledem OOP je množina objektů (entit), které si posílají zprávy.
−	; Zprávy, rozhraní	+	; Zpráva
−	*pokud chce objekt komunikovat s jiným objektem, použije zprávu	+	*pokud chce objekt komunikovat s jiným objektem, posílá mu zprávu
−	*rozhraní objektu	+
−	**Množina zpráv, na kterou umí daný objekt reagovat.	+	; Rozhraní objektu/třídy
−	; třída a instance	+	*Množina zpráv, na kterou umí daný objekt reagovat.
		+
		+	; Třída
	*Třída je seskupení objektů stejného typu.		*Třída je seskupení objektů stejného typu.
−	**podchycuje na obecné úrovni podstatu všech objektů podobného typu	+	*Podchycuje na obecné úrovni podstatu všech objektů podobného typu
	*Třída je „šablona“ pro vytváření objektů.		*Třída je „šablona“ pro vytváření objektů.
−	*Objekt je tedy instancí třídy.	+
		+	; Instance
		+	*Objekt dané třídy nazýváme někdy také ''instancí'' třídy.
		+
	; Atributy		; Atributy
	*Každá entita modelovaného světa má vlastnosti.		*Každá entita modelovaného světa má vlastnosti.
	*Ty vlastnosti, které jsou pro náš model podstatné, zachycujeme pomocí atributů.		*Ty vlastnosti, které jsou pro náš model podstatné, zachycujeme pomocí atributů.
		+
	; Stav objektu		; Stav objektu
	*aktuální hodnoty jeho atributů.		*aktuální hodnoty jeho atributů.
		+
	== Rysy OOP ==		== Rysy OOP ==
−	; Abstrakce (abstraction)	+
		+	; Abstrakce (''abstraction'')
	*objekt pracuje jako „černá skříňka“		*objekt pracuje jako „černá skříňka“
−	**objekt můžeme používat aniž bychom znali detaily jeho fungování	+	*objekt můžeme používat aniž bychom znali detaily jeho fungování
−	**implementaci objektu lze změnit, pokud nezměníme rozhraní, zbytek kódu nemusíme měnit	+	*implementaci objektu lze změnit, pokud nezměníme rozhraní, zbytek kódu nemusíme měnit
−	; Zapouzdření (encapsulation)	+
−	*objekt může přistupovat k vlastnostem jiných objektů pouze pomocí zasílání zpráv!	+	; Zapouzdření (''encapsulation'')
		+	*objekt může přistupovat k atributům jiných objektů pouze pomocí zasílání zpráv!
	*„data a funkce dohromady“		*„data a funkce dohromady“
−	; Polymorfismus (polymorphism)	+
		+	; Polymorfismus (''polymorphism'')
	*různé objekty mohou reagovat na stejnou zprávu různě		*různé objekty mohou reagovat na stejnou zprávu různě
	*„když dva dělají totéž, není to totéž“		*„když dva dělají totéž, není to totéž“
−	; Skládání (agregation)	+
		+	; Skládání (''agregation'')
	*objekt může jako své součásti obsahovat jiné objekty		*objekt může jako své součásti obsahovat jiné objekty
−	; Delegování (delegation)	+
		+	; Delegování (''delegation'')
	*pro provedení operace objekt část akce řeší voláním dalších objektů		*pro provedení operace objekt část akce řeší voláním dalších objektů
−	; Dědičnost (inheritance)
−	*pokud objekt sdílí a rozšiřuje rozhraní jiného objektu, popisujeme to dědičností
−	*dědičnost používáme pouze tehdy, kdy objekt přebírá CELÉ rozhraní jiného objektu
−	**jinak používáme skládání + delegování
−	== Realizace konstruktů OOP v Javě ==	+	; Dědičnost (''inheritance'')
−	* Každý objekt je instancí některé třídy.	+	* pokud objekt sdílí a rozšiřuje rozhraní jiného objektu, popisujeme to dědičností
−	* Univerzální předek je třída Object, ostatní třídy jsou jejími potomky.	+	* dědičnost používáme pouze tehdy, kdy objekt přebírá (a případně rozšiřuje o nové zprávy) CELÉ rozhraní jiného objektu (jinak používáme skládání + delegování)
−	;Metody	+	* potomek může zároveň kdykoli zastoupit předka
−	*popisují, jak objekt reaguje na zprávu	+
−	*parametry	+
−	*návratový typ (příkaz <code>return</code>)	+	== Použití konstruktů OOP v programovacích jazycích ==
−	*přetěžování (overloading) metod	+
−	**× overlaying (překrývání)	+	Syntaxe Javy viz [[Java: Zápis tříd]].
−	**metody se mohou lišit počtem parametrů a jejich typem (nebo obojím)	+
−	*atomizace metod	+	=== Objekty, třídy ===
−	**metoda by měla řešit jednu konkrétní věc	+	*Každý objekt je instancí některé třídy
−	**pro dílčí podúkoly by měla delegovat volání na další metody či jiné objekty	+	*Často bývá jedna třída univerzální předek (například v Javě třída <code>Object</code>), ostatní třídy jsou pak potomky této třídy nebo potomky jejích potomků.
−	**délka metody bez deklarace proměnných cca 5 řádků	+
−	*Instanční a třídní proměnné	+	; Vytváření objektů (instancí třídy)
−	*Vytváření objektů	+	* Ve většině jazyků se používá operátor <code>new</code>.
−	**konstruktor	+	* Při vytváření instance se volá konstruktor, který inicializuje hodnoty atributů.
−	***implicitní	+
−	**operátor new	+	; Konstruktor
−	*Dědičnost × rozhraní	+	* Konstruktor se obvykle zapisuje podobně jako metoda, ale nemá uvedené jméno, návratovým typem je třída sama.
−	**Rozhraní	+	* Třída může mít více konstruktorů.
−	***nemá implementaci metod	+	* Pokud neuvedeme konstruktor, vytváří se obvykle tzv. „implicitní konstruktor“. Ten nastaví hodnoty proměnných na úvodní hodnoty podle jejich typu
−	**Abstraktní třída	+
−	***některé metody jsou abstraktní	+	=== Zprávy &rarr; metody ===
−	**překrývání metod	+	* Reakci objektu na zprávu popisují metody:
−	**přístupnost metod a atributů	+	; Metoda má:
−	***modifikátory	+	* název
−	;Operátory	+	* parametry (mají [[Java: Datové typy|typ]] a název)
		+	* návratový [[Java: Datové typy|typ]] (používá se klíčové slovo <code>return</code>)
		+	; Přetěžování metod  (''overloading'')
		+	*Jedna třída může mít více metod se stejným jménem.
		+	*Metody se stejným jménem se musí lišit počtem parametrů, [[Java: Datové typy|typem]] parametrů nebo obojím.
		+	; Překrývání metod (''overlaying'')
		+	* souvisí s dědičností a polymorfismem
		+	* potomek může na stejnou zprávu reagovat jinak, než předek
		+	* pak říkáme, že metoda v potomkovi „překrývá“ metodu předka
		+	; Atomizace metod
		+	*metoda by měla řešit jednu konkrétní věc
		+	*pro dílčí podúkoly by měla delegovat volání na další metody či jiné objekty
		+	*délka metody bez deklarace proměnných cca 5 řádků
		+
		+	=== Atributy &rarr; proměnné ===
		+	*Atributy jsou realizovány proměnnými.
		+	; Instanční proměnné
		+	*Každá instance má svoji vlastní hodnotu.
		+	*Zabírají paměť tolikrát, kolik instancí třídy vytvoříme.
		+	<div class="Priklad">Například třída <code>UcebniSkupina</code> může mít atribut <code>počet žáků</code> (kteří do dané skupiny chodí). Odpovídající proměnná musí být instanční, protože každá učební skupina může mít jiný počet žáků. (Je to vlastnost konkrétní skupiny.)</div>
		+	; Třídní proměnné
		+	* klíčové slovo <code>static</code>
		+	*Hodnota je společná pro všechny instance dané třídy.
		+	*Zabírají paměť jen jednou, bez ohledu na počet instancí.
		+	<div class="Priklad">Je-li <code>maximální počet žáků</code> v učební skupině dán zákonem (tedy pro všechny učební skupiny stejný), pak tento atribut budeme realizovat třídní proměnnou třídy <code>UcebniSkupina</code>.</div>
		+
		+	Více o vztahu mezi instančními a třídními proměnnými viz: [[Platnost proměnných]].
		+
		+	=== Přístupnost metod a proměnných ===
		+	* Metody a proměnné mohou být přístupné:
		+	** pouze z dané třídy
		+	** pouze ze tříd ve stejném balíčku
		+	** navíc z potomků třídy
		+	** z libovolné třídy
		+	* Přístupnost určují obvykle modifikátory (viz syntaxe v Javě v [[Java: Modifikátory přístupu]]).
		+
		+	=== Dědičnost ===
		+	* V mnoha jazycích se omezuje dědičnost na dědění maximálně z jedné třídy. Tím se vyhneme některým problémům při implementaci.
		+
		+	=== Zastupitelnost tříd ===
		+	* V jazycích, které vyžadují typovou kontrolu v době překladu, je často třeba předem uvést typ objektů, které budeme například vkládat do [[Java: Kontejnery|kontejneru]].
		+	* My ale často potřebujeme vkládat objekty různých tříd.
		+	* K řešení můžeme využít:
		+	** rozhraní
		+	** abstraktní třídy
		+	** dědičnost
		+
		+	=== Abstraktní třída ===
		+	*Některé metody jsou abstraktní:
		+	**nemají tělo
		+	**uvádíme pouze hlavičku
		+	*Těla abstraktních metod budou doplněna v potomcích třídy.
		+	*Nelze vytvořit instanci abstraktní třídy.
		+	* Viz [[Java: Abstraktní třídy, dědičnost a rozhraní]].
		+
		+	=== Rozhraní (interface) ===
		+	*„Čistě abstraktní třída“.
		+	*Všechny metody jsou abstraktní.
		+	*Třída může implementovat více rozhraní.
		+	* Viz [[Java: Abstraktní třídy, dědičnost a rozhraní]]
		+
		+	<div class="Poznamka">
		+	Nepleťte s pojmem „rozhraní třídy“ ve smyslu souhrnu všech metod!<br />
		+	Pokud implementujeme interface, pak „slibujeme“, že součástí rozhraní třídy jsou minimálně metody, zahrnuté v interface.
		+	</div>
		+
		+	<div class="Priklad">
		+	; Dědičnost × Skládání &mdash; Čítač příchodů
		+	* Představme si, že máme již vytvořenou třídu <code>Kalkulacka</code> s metodou <code>pricti(cislo)</code>.
		+	* Máme vytvořit třídu <code>CitacPrichodu</code>, která při každém průchodu dveřmi přičte do pomocné proměnné jedničku.
		+	* Napadne nás, že bychom mohli použít už fungující kód třídy <code>Kalkulacka</code>
		+	* Použijeme tedy instanci třídy <code>Kalkulacka</code> jako atribut třídy <code>CitacPrichodu</code>.
		+	* Metoda <code>priselZakaznik()</code> bude delegovat volání na <code>kalkulacka.pricti(1)</code>.
		+	* Dědičnost by zde nebyla vhodná, ostatní metody třídy <code>Kalkulacka</code> '''nemají''' být součástí rozhraní třídy <code>CitacPrichodu</code>.
		+	</div>
		+
		+	=== Operátory <code>this</code> a <code>super</code> ===
	* <code>this</code>... odkaz na objekt, jehož metodu právě provádíme.		* <code>this</code>... odkaz na objekt, jehož metodu právě provádíme.
	* <code>super</code>... odkaz na rodičovskou třídu (používáme typicky v konstruktoru nebo k volání překrytých metod).		* <code>super</code>... odkaz na rodičovskou třídu (používáme typicky v konstruktoru nebo k volání překrytých metod).
−	== Příklady použití rysů OOP v knihovnách Javy ==	+	<!--
		+	== Příklady použití rysů OOP v Javě ==
	;Polymorfismus		;Polymorfismus
−	*Component.paint()	+	* <code>Component.paint()</code>
−	**v C++ by musela být virtual	+	** každá komponenta reaguje jinak
−	;Skládání	+	** některé komponenty delegují volání na další vnořené komponenty.
−	*Čítač příchodů	+	-->
−	**Kalkulačka jako součást	+
		+	== Související stránky ==
		+	* [[Platnost proměnných]], [[Java: Zápis tříd]]
		+
	== Zdroje ==		== Zdroje ==
	* [http://cs.wikipedia.org/wiki/Objektově_orientované_programování Wikipedia.org > Objektově orientované programování]		* [http://cs.wikipedia.org/wiki/Objektově_orientované_programování Wikipedia.org > Objektově orientované programování]
	* [http://jaksenaucitprogramovat.py.cz/cztutclass.html JakseNaucitProgramovat.py.cz > Cztutclass]		* [http://jaksenaucitprogramovat.py.cz/cztutclass.html JakseNaucitProgramovat.py.cz > Cztutclass]
		+	* [http://www.itnetwork.cz/java/oop ITnetwork.cz Objektově orientované programování v Javě &mdash; materiály k placenému kurzu, ale spousta materiálů je zdarma]

---

Aktuální verze z 3. 2. 2017, 14:09

Obsah 1 Co je to OOP? 2 Základní paradigma OOP 3 Cíle 4 Model systému pohledem OOP (konstrukty OOP) 5 Rysy OOP 6 Použití konstruktů OOP v programovacích jazycích 6.1 Objekty, třídy 6.2 Zprávy → metody 6.3 Atributy → proměnné 6.4 Přístupnost metod a proměnných 6.5 Dědičnost 6.6 Zastupitelnost tříd 6.7 Abstraktní třída 6.8 Rozhraní (interface) 6.9 Operátory this a super 7 Související stránky 8 Zdroje

Co je to OOP?

• Objektově orientované programování (OOP, anglicky Object-Oriented Programming) je to metodika vývoje softwaru.
• Zároveň se jedná o paradigma: popisuje způsob vývoje a zápisu programu a způsob uvažování o problému.

Základní paradigma OOP

• Při řešení úlohy vytváříme model popisované reality
  • popisujeme entity
  • a interakci mezi entitami
• Abstrahujeme od nepodstatných detailů
  • při popisu/modelování entity vynecháváme nepodstatné vlastnosti entit
• Pro srovnání: strukturované programování
  • Řešení úlohy jako posloupnost příkazů, řídících struktur a volání metod.

Cíle

• Je vedeno snahou o znovupoužitelnost komponent.
• Rozkládá složitou úlohu na dílčí součásti, které jdou pokud možno řešit nezávisle.
• Přiblížení struktury řešení v počítači reálnému světu (komunikující objekty).
• Skrytí detailů implementace řešení před uživatelem řešení.

Model systému pohledem OOP (konstrukty OOP)

Objekt

• Základní pojem.
• Model světa pohledem OOP je množina objektů (entit), které si posílají zprávy.

Zpráva

• pokud chce objekt komunikovat s jiným objektem, posílá mu zprávu

Rozhraní objektu/třídy

• Množina zpráv, na kterou umí daný objekt reagovat.

Třída

• Třída je seskupení objektů stejného typu.
• Podchycuje na obecné úrovni podstatu všech objektů podobného typu
• Třída je „šablona“ pro vytváření objektů.

Instance

• Objekt dané třídy nazýváme někdy také instancí třídy.

Atributy

• Každá entita modelovaného světa má vlastnosti.
• Ty vlastnosti, které jsou pro náš model podstatné, zachycujeme pomocí atributů.

Stav objektu

• aktuální hodnoty jeho atributů.

Rysy OOP

Abstrakce (abstraction)

• objekt pracuje jako „černá skříňka“
• objekt můžeme používat aniž bychom znali detaily jeho fungování
• implementaci objektu lze změnit, pokud nezměníme rozhraní, zbytek kódu nemusíme měnit

Zapouzdření (encapsulation)

• objekt může přistupovat k atributům jiných objektů pouze pomocí zasílání zpráv!
• „data a funkce dohromady“

Polymorfismus (polymorphism)

• různé objekty mohou reagovat na stejnou zprávu různě
• „když dva dělají totéž, není to totéž“

Skládání (agregation)

• objekt může jako své součásti obsahovat jiné objekty

Delegování (delegation)

• pro provedení operace objekt část akce řeší voláním dalších objektů

Dědičnost (inheritance)

• pokud objekt sdílí a rozšiřuje rozhraní jiného objektu, popisujeme to dědičností
• dědičnost používáme pouze tehdy, kdy objekt přebírá (a případně rozšiřuje o nové zprávy) CELÉ rozhraní jiného objektu (jinak používáme skládání + delegování)
• potomek může zároveň kdykoli zastoupit předka

Použití konstruktů OOP v programovacích jazycích

Syntaxe Javy viz Java: Zápis tříd.

Objekty, třídy

• Každý objekt je instancí některé třídy
• Často bývá jedna třída univerzální předek (například v Javě třída Object), ostatní třídy jsou pak potomky této třídy nebo potomky jejích potomků.

Vytváření objektů (instancí třídy)

• Ve většině jazyků se používá operátor new.
• Při vytváření instance se volá konstruktor, který inicializuje hodnoty atributů.

Konstruktor

• Konstruktor se obvykle zapisuje podobně jako metoda, ale nemá uvedené jméno, návratovým typem je třída sama.
• Třída může mít více konstruktorů.
• Pokud neuvedeme konstruktor, vytváří se obvykle tzv. „implicitní konstruktor“. Ten nastaví hodnoty proměnných na úvodní hodnoty podle jejich typu

Zprávy → metody

• Reakci objektu na zprávu popisují metody:

Metoda má

• název
• parametry (mají typ a název)
• návratový typ (používá se klíčové slovo return)

Přetěžování metod (overloading)

• Jedna třída může mít více metod se stejným jménem.
• Metody se stejným jménem se musí lišit počtem parametrů, typem parametrů nebo obojím.

Překrývání metod (overlaying)

• souvisí s dědičností a polymorfismem
• potomek může na stejnou zprávu reagovat jinak, než předek
• pak říkáme, že metoda v potomkovi „překrývá“ metodu předka

Atomizace metod

• metoda by měla řešit jednu konkrétní věc
• pro dílčí podúkoly by měla delegovat volání na další metody či jiné objekty
• délka metody bez deklarace proměnných cca 5 řádků

Atributy → proměnné

• Atributy jsou realizovány proměnnými.

Instanční proměnné

• Každá instance má svoji vlastní hodnotu.
• Zabírají paměť tolikrát, kolik instancí třídy vytvoříme.

Třídní proměnné

• klíčové slovo static
• Hodnota je společná pro všechny instance dané třídy.
• Zabírají paměť jen jednou, bez ohledu na počet instancí.

Více o vztahu mezi instančními a třídními proměnnými viz: Platnost proměnných.

Přístupnost metod a proměnných

• Metody a proměnné mohou být přístupné:
  • pouze z dané třídy
  • pouze ze tříd ve stejném balíčku
  • navíc z potomků třídy
  • z libovolné třídy
• Přístupnost určují obvykle modifikátory (viz syntaxe v Javě v Java: Modifikátory přístupu).

Dědičnost

• V mnoha jazycích se omezuje dědičnost na dědění maximálně z jedné třídy. Tím se vyhneme některým problémům při implementaci.

Zastupitelnost tříd

• V jazycích, které vyžadují typovou kontrolu v době překladu, je často třeba předem uvést typ objektů, které budeme například vkládat do kontejneru.
• My ale často potřebujeme vkládat objekty různých tříd.
• K řešení můžeme využít:
  • rozhraní
  • abstraktní třídy
  • dědičnost

Abstraktní třída

• Některé metody jsou abstraktní:
  • nemají tělo
  • uvádíme pouze hlavičku
• Těla abstraktních metod budou doplněna v potomcích třídy.
• Nelze vytvořit instanci abstraktní třídy.
• Viz Java: Abstraktní třídy, dědičnost a rozhraní.

Rozhraní (interface)

• „Čistě abstraktní třída“.
• Všechny metody jsou abstraktní.
• Třída může implementovat více rozhraní.
• Viz Java: Abstraktní třídy, dědičnost a rozhraní

Operátory this a super

• this... odkaz na objekt, jehož metodu právě provádíme.
• super... odkaz na rodičovskou třídu (používáme typicky v konstruktoru nebo k volání překrytých metod).

Související stránky

• Platnost proměnných, Java: Zápis tříd

Zdroje

• Wikipedia.org > Objektově orientované programování
• JakseNaucitProgramovat.py.cz > Cztutclass
• ITnetwork.cz Objektově orientované programování v Javě — materiály k placenému kurzu, ale spousta materiálů je zdarma