Základní pojmy objektově orientovaného paradigmatu

Klíčové pojmy: OOP – objektově orientované programování, třída, objekt, instance třídy, datové složky a metody třídy, konstruktor, parametrizovaný konstruktor.

Třídy a objekty

V podstatě vše, co lze pojmenovat podstatným jménem je objekt (židle, skříň, stůl | tričko, šála, kalhoty). Tyto věci okolo nás lze rozřadit do tříd (konceptů) (Nábytek | Oblečení). U každého konkrétního objektu můžeme poté říct, že je konkrétní realizací některé třídy. Čili, objekt je instance třídy. Třída je obecná (třída je vzor). Objekt je konkrétní.

Každá třída je charakterizována svými vlastnostmi, funkčními možnostmi a parametry.

U každého objektu vnímáme dvě věci: jaké má objekt vlastnosti (student má jméno, příjmení, datum narození, známky ...) a činnosti daného objektu (každý student musí chodit do školy, učit se, psát písemky, ...). Tomu odpovídá zdrojový kód programu: třída se skládá z deklarace proměnných (datových složek, vlastností dané třídy) a definice metod (činnosti dané třídy).

Instance třídy

V programu vytváříme objekty podle předpisu třídy. Tomuto objektu se poté říká instance třídy. Pokud chceme vytvořit instanci, využijeme k tomu operátor new. V následujícím příkladu vytváříme instanci třídy Person.

Person person1 = new Person();

Operátor new alokuje paměť potřebnou pro uložení objektu. Dále následuje volání konstruktoru za pomocí Person(). V proměnné person1 je poté uložena reference na místo v paměti, kde se objekt skutečně nachází.

Konstruktor

Konstruktor slouží primárně pro předání parametrů při vytváření instance třídy. (Ale můžeme si do něj ve výsledku psát cokoliv chceme, aby se s instancí stalo ihned po jejím vytvoření)

Konstruktor je metoda, která se volá vždy při vytváření instance třídy. Ve většině objektově orientovaných jazycích má stejné jméno jako třída.

Rozlišujeme dva druhy konstruktorů:

  • Implicitní konstruktor
  • Parametrizovaný konstruktor

Pokud třída konstruktor nemá, používá se namísto toho automaticky tzv. implicitní konstruktor. Jedná se o prázdný konstruktor bez vstupních parametrů. Tento konstruktor nemusíme vytvářet. Má ho každá třída.

Druhou možností je použít parametrizovaný konstruktor, který si přidáme do definice třídy (V našem případě třída Person). Vede nás k tomu několik důvodů:

  • pomocí parametrizovaného konstruktoru můžeme nastavit hodnoty atributů třídy už při vytváření instance třídy
  • nastavování hodnot proměnných po jedné je zdlouhavé a nepřehledné
  • datové složky ve třídě by měli být správně z jiné třídy neviditelné, takže tato úprava by neměla být možná, jen přes speciální metody (get a set)

Parametrizovaný konstruktor je třeba ručně vytvořit, tedy, definovat ho ve třídě. Řekněme. že naše třída Person má atribut Name. My bychom rádi nastavili tento atribut již při vytvoření instance. Definice konstruktoru bude následovná.

public class Person(){

    private String name;

    public Person(String nameFromOutside){
        this.name = nameFromOutside;
    }
}

Pokud budeme nyní chtít vytvořit instanci třídy Person, musíme při inicializaci vyplnit všechny parametry, jež po nás konstruktor požaduje.

Person person1 = new Person("Pája");

Destruktor

Stejně jako se konstruktor volá při vytvoření instance třídy, destruktor se volá, když opouštíme Scope (zjednodušeně chlupaté závorky) ve kterém byla instance vytvořena.

Jedná se o speciální metodu jejíž účelem je uvolnění paměti a zrušení reference. V některých jazycích, jako je například Java, nemusíme destruktor řešit, neboť je implementován automaticky pomocí tzv. garbage collectoru. V jiných, jako je C++, je potřeba ve třídě destruktor ručně definovat a v odpovídající chvíli ho na instanci zavolat.

Metody

Již jsme řekli, že třída se skládá z datových složek (proměnných) a definic metod. Metoda je něco, co třída umí.

  • Metody určují chování objektu
  • Definují operace nad daty objektu
  • Metody představují služby objektu, proto jsou často veřejné
  • Metody mohou vracet hodnoty
  • Mohou být deklarovány jako privátní, např. pro pomocné funkce/výpočtu zlepšující čitelnost kódu.

Volání metod

  • Samotnou deklarací (napsáním kódu) metody se žádný kód neprovede.
  • Chceme-li vykonat kód metody, musíme ji zavolat.
  • Volání se realizuje (tak jako u proměnných) "tečkovou notací", viz dále.
  • Při volání metody je možné předat metodě parametry
  • Volání lze provést, jen je-li metoda z místa volání přístupná - "viditelná". Přístupnost regulují podobně jako u proměnných modifikátory přístupu.

Statické proměnné a metody

Doteď každá proměnná nebo třída patřili vždy určitému objektu. (instanci třídy)

Lze deklarovat také metody a proměnné patřící celé třídě, tj. skupině všech objektů daného typu - statická proměnná existuje pro jednu třídu jen jednou.

Takové metody a proměnné nazýváme statické a označujeme v deklaraci modifikátorem static.

Statická třída

Statická třída je taková třída, jejíž všechny prvky (proměnné i metody) jsou statické.

Modifikátory přístupu

Účelem modifikátorů přístupu je implementace enkapsulace, která je jedním ze základním principů OOP.

Modifikátory přístupu říkají, které další třídy mohou mít přístup k proměnné nebo metodě.

  • private - pouze aktuální třída má přístup k proměnné či metodě
  • protected - pouze aktuální třída a její potomci mají přístup k proměnné či metodě
  • public - jakákoliv třída má přístup k proměnné či metodě. (Pokud není metoda statická, je třeba stále mít referenci na instanci třídy, ve které se tato public metoda nachází)

4 základní principy OOP

Aby jazyk vyhovoval objektově orientovanému paradigmatu, musí umožňovat dosažení 4 následujících věcí

  • Enkapsulace
  • Dědičnost (Viz okruh 2.4.5)
  • Polymorfismus (Viz okruh 2.4.5)
  • Abstrakce (Viz okruh 2.4.6)

Enkapsulace

Zapouzdření kombinuje data a metody do jednoho celku. Hlavním cílem zapouzdření je zabezpečení dat. Dosažení zapouzdření je možné pomocí modifikátorů přístupu public, protected a private. Mění viditelnost dat nebo metod. Soukromí členové jsou přístupní pouze v rámci třídy, zatímco veřejní členové jsou přístupní v rámci třídy a jiných tříd.

Zapouzdření v jazyce OOP je možné implementovat tak, že se členové dat nebo vlastnosti zpřístupní prostřednictvím veřejných metod, jako jsou gettry a settry. Podobně enkapsulace komprimuje data a metodu do jedné jednotky. Navíc poskytuje ochranu dat.

V jednoduchosti: Metody i data jsou zapouzdřeny ve třídě. Data mají modifikátor přístupu private. K přístupu k datům (získání či nastavení hodnoty) se využívají speciální metody. Gettry a settry. Tyto metody mají modifikátor přístupu public.

Citace