Bài giảng Lập trình hướng đối tượng - Bài 1: Tổng quan về OOP

 BỘ MÔN CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM
 VIỆN CNTT & TT
 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
 IT3100
LẬP TRÌNH HƯỚNG 
 ĐỐI TƯỢNG
 Bài 01. Tổng quan về OOP
 1
Mục tiêu bài học
• Tìm hiểu tổng quan về Công nghệ lập trình hướng đối
 tượng
 • Khái niệm, Ưu điểm, vai trò, ứng dụng, Sự phát triển các ngôn
 ngữ lập trình
• Tìm hiểu về Đối tượng và lớp
 • Đối tượng, trạng thái, hành vi
 • Lớp, thuộc tính, phương thức
 • Tương tác giữa các đối tượng (thông điệp, giao diện)
• Tìm hiểu Ngôn ngữ lập trình Java
 • Giới thiệu về Java, Nền tảng Java, Mô hình dịch Java
 • Tính năng và ứng dụng của Java
• Cài đặt môi trường lập trình
 2
Nội dung
1. Công nghệ hướng đối tượng (HĐT)
2. Đối tượng và lớp
3. Ngôn ngữ lập trình Java
4. Cài đặt môi trường lập trình
 3
1/ Công nghệ HĐT 
 4
1.1. Kỹ thuật lập trình
• 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
• 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 biên dịch toàn
 bộ chương trình nguồn thành mã máy trước khi thực
 hiện
 5
1.2. Sự phát triển của ngôn ngữ lập
trình
 Lập trình Hướng thủ Hướng đối
 Ngôn ngữ máy
 tuần tự tục tượng
 Assembly language
 6
 "Tất cả mọi thứ đều là đối tượng"
 -Alan Kay
1.3. Lập trình hướng đối tượng
• Thể hiện các thành phần của bài toán là các “đối
 tượng” (object).
• Hướng đối tượng là một kỹ thuật để mô hình hóa
 hệ thống thành nhiều đối tượng tương tác với
 nhau
 House
 Reality Tom Car Flower
 Object-oriented modeling
 drives Car
 House
 Model lives in gets
 Flower 7
 Tom
1.4 Công nghệ đối tượng (OOT)
• Công nghệ đối tượng là một tập các quy tắc (trừu
 tượng hóa, đóng gói, đa hình), các hướng dẫn để xây
 dựng phần mềm, cùng với ngôn ngữ, cơ sở dữ liệu và
 các công cụ khác hỗ trợ các quy tắc này.
 (Object Technology - A Manager’s Guide, Taylor, 1997)
• Các mốc chính của công nghệ đối tượng
 Simula C ++ The UML
 1967 Late 1980s 1996
 1972 1991 2004
 Smalltalk Java UML 2
 8
1.4.1 OOT được sử dụng ở đâu?
• Các hệ thống Client/Server và
 phát triển Web
• Hệ nhúng (embedded system)
• Hệ thống thời gian thực (real-
 time)
• Hệ thống phần mềm nói chung
 4
 9
1.5. Các nguyên lý cơ bản của OOT
 Hướng đối tượng
 hóa
 Trừu Trừu
 tượng tượng
 Đa hình Đa
 Thừa kế Thừa
 Đóng gói Đóng
 10
1.5.1 Trừu tượng hóa (Abstraction)
• Là quá trình loại bỏ đi các thông tin/tính chất cụ thể
 và giữ lại những thông tin/tính chất 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.
 11
Ví dụ: Trừu tượng hóa
 Phụ thuộc vào góc nhìn
 12
1.5.2 Đóng gói (Encapsulation)
• Che giấu, ẩn đi chi tiết thực hiện bên trong
• Cung cấp cho thế giới bên ngoài một giao diện
• Việc sử dụng không ảnh hưởng bởi chi tiết bên
 trong.
 13
1.5.3. Thừa kế (Inheritance)
• Xếp hạng hay xếp thứ tự các mức trừu tượng vào
 một cấu trúc cây
• Các phần tử ở cùng cấp trong sơ đồ phân cấp thì có
 cùng mức trừu tượng hóa
 Gia tăng mức độ 
 trừu tượng hóa
 Vehicle
 Automobile Motorcycle Bus
 Giảm mức độ Sedan Sports Car School Bus Luxury Bus
 trừu tượng hóa 14
1.5.4. Đa hình (polymorphism)
• Đa hình: “one name, many forms”
• Nạp chồng phương thức: phương thức cùng tên,
 nhưng hoạt động khác nhau
 • Add(int x, int y)
 • Add(float x, float y)
 • Add(float x, float y, float z)
• Ghi đè phương thức (Method Overriding)
 • Một Intern (thực tập sinh) là một Intern, đồng thời cũng
 có thể được xem là một Staff (nhân viên)
 • Phương thức quẹt thẻ của Intern khác với phương thức
 quẹt thẻ của Staff
 15
2/ Đối tượng và lớp
 16
2.1 Đặc tính của LT HĐT
• Alan Kay đã tổng hợp các đặc tính của LT HĐT:
 1. Tất cả đều là đối tượng
 2. Chương trình phần mềm có thể coi là một tập hợp các
 đối tượng tương tác với nhau
 3. Mỗi đối tượng trong chương trình có các dữ liệu độc
 lập của mình và chiếm bộ nhớ riêng của mình.
 4. Mỗi đối tượng đều có dạng đặc trưng của lớp các đối
 tượng đó
 5. Tất cả các đối tượng thuộc về cùng một lớp đều có các
 hành vi giống nhau
 17
2.2 Hướng cấu trúc vs. Hướng ĐT
• Hướng cấu trúc:
 • data structures + algorithms = Program
 • (cấu trúc dữ liệu + giải thuật = Chương trình)
• Hướng đối tượng:
 • objects + messages = Program
 • (đối tượng + thông điệp = Chương trình)
 18
2.3 Đối tượng là gì?
• Đối tượng trong thế giới thực, là một thực thể cụ
 thể mà thông thường chúng ta có thể sờ, nhìn thấy
 hay cảm nhận được.
• Tất cả có trạng thái (state) và hành vi (behaviour)
 19
 2.3.1 Trạng thái và hành vi
• Trạng thái của một đối tượng • Hành vi quyết định đối tượng
 là một trong các điều kiện tại đó hành động và đáp trả như
 đó mà đối tượng tồn tại. thế nào đối với bên ngoài.
• Trạng thái của một đối tượng • Hành vi nhìn thấy được của
 có thể thay đổi theo thời một đối tượng được mô hình
 gian. thành một tập các thông điệp
 nó có thể đáp trả (các thao
 tác mà đối tượng đó thực
 hiện).
 20
2.4 Đối tượng phần mềm
• Các đối tượng phần mềm được dùng để biểu diễn
 các đối tượng thế giới thực.
• Cũng có trạng thái và hành vi
 • Trạng thái: thuộc tính (attribute; property)
 • Hành vi: phương thức (method)
 21
Ví dụ đối tượng phần mềm
 Đối tượng phần mềm Đối tượng phần mềm Xe Đạp
 Đối tượng (object) là một Thuộc tính được xác định 
 thực thể phần mềm bao bởi giá trị cụ thể gọi là 
 bọc các thuộc tính và thuộc tính thể hiện. 
 các phương thức liên Một đối tượng cụ thể 
 quan. được gọi là một thể hiện.
 22
2.5 Lớp đối tượng
• 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.
 23
Ví dụ Lớp Xe đạp
 Khai báo cho lớp
 XeDap
 Các đối tượng
 của lớp XeDap
 24
2.6 Tương tác giữa các đối tượng
• Sự giao tiếp giữa các đối tượng trong thế giới thực:
• Các đối tượng và sự tương tác giữa chúng trong lập
 trình
 • Các đối tượng giao tiếp với nhau bằng cách gửi thông
 điệp (message)
 25
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
 • 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.
 26
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.
 27
3/ NNLT Java
 28
3.1. Java là gì?
• Java là một ngôn ngữ lập trình HĐT được phát triển
 bởi Sun Microsystems, nay thuộc sở hữu của
 Oracle.
• Ban đầu được sử dụng để xây dựng ứng dụng điều
 khiển các bộ xử lý bên trong các thiết bị điện tử
 dân dụng như máy điện thoại cầm tay, lò vi sóng
• Java = 1 ngôn ngữ lập trình = 1 công nghệ = 1 nền
 tảng phát triển
 Green Team and James Gosling 
 (the leader)
 29
3.2 Nền tảng Java
• Mỗi sản phầm Java gồm:
 • Bộ công cụ phát triển: J2SDK, JDK hay SDK (development kit)
 • JDK = JRE + tools tiện ích (*.exe) + tài liệu + thư viện
 • Môi trường chạy JRE (runtime environment): môi trường thực
 thi
 • JRE = JVM + Java runtime library (trên desktop)
 • Server JRE: JRE trên server
 • Máy ảo java JVM (virtual machine)
 • Các đặc tả chi tiết kỹ thuật, Ngôn ngữ lập trình, Các công
 nghệ đi kèm
• Java hỗ trợ các platform
 • Sun Solaris, Linux, Mac OS, FreeBSD & Microsoft Windows.
 30
Ví dụ các thành phần trong Java SE
 31
 3.3 Mô hình dịch của Java
 • Mô hình biên dịch truyền thống
 • Mã nguồn được biên dịch thành mã nhị phân
 • trên các platform khác nhau là khác nhau
 32
Src: guru99.com 
 3.3 Mô hình dịch của Java (2)
 • Mô hình dịch của Java
 • Tiêu chí "Viết (code) một lần, thực thi khắp nơi" ("Write
 Once, Run Anywhere" (WORA))
 • Mã nguồn được biên dịch thành bytecode rồi được
 thông dịch bởi JVM
 33
Src: guru99.com 
3.3 Mô hình dịch của Java (3)
• Máy ảo Java (Java Virtual Machine):
 • Máy ảo Java là trái tim của ngôn ngữ Java
 • Tạo ra môi trường bên trong để thực thi lệnh:
 • Nạp các file .class
 • Quản lý bộ nhớ
 • Dọn “rác”
 • Trình thông dịch “Just In Time - JIT”
 • Chuyển tập lệnh bytecode thành mã máy cụ thể cho từng loại
 CPU.
 34
3.4. Tính năng của Java
• Đơn giản, hướng đối tượng và quen thuộc.
• Mạnh mẽ và an toàn.
• Kiến trúc trung lập và di động.
• Thực thi với hiệu suất cao.
• Thông dịch, đa luồng và động.
• Dễ sử dụng cho người dùng Java.
 35
3.4. Tính năng của Java (2)
• Đơn giản
 • Từ khóa
 • Java có 50 từ khóa
 • So với Cobol hay VB có tới hàng trăm từ khóa
 • Có ý nghĩa đặc biệt trong ngôn ngữ
 • Được sử dụng để viết các câu lệnh
• Hướng đối tượng
 • Java hỗ trợ phát triển phần mềm bằng cách sử dụng khái
 niệm “đối tượng”
 • Phần mềm được phát triển sử dụng Java bao gồm các
 lớp và các đối tượng
 36
3.4. Tính năng của Java (3)
• Mạnh mẽ
 • Thư viện lớp: Hàng trăm lớp được viết trước với nhiều
 các phương thức tiện ích.
 • Java sử dụng mô hình con trỏ không cho phép truy cập
 trực tiếp vào bộ nhớ; bộ nhớ không thể ghi đè.
• An toàn
 • Java authentication dựa vào các phương pháp mã hóa
 khóa công khai
 • Mô hình con trỏ Java bảo vệ dữ liệu riêng tư trong các đối
 tượng và ngăn các ứng dụng chưa được authorized không
 được phép truy cập cấu trúc dữ liệu
 37
3.4. Tính năng của Java (4)
• Kiến trúc trung lập, di động
 • Hỗ trợ nhiều platform, "Write Once, Run Anywhere"
• Network capable
 • Hỗ trợ phát triển các ứng dụng trong môi trường mạng
 • Java hỗ trợ phát triển các ứng dụng phân tán
 • Lý tưởng cho các ứng dụng Web
• Thực thi với hiệu suất cao
 38
3.4. Tính năng của Java (5)
• Thông dịch
 • Chương trình nguồn *.java được biên dịch thành *.class
 và sau đó sẽ được thông dịch thành mã máy
• Đa luồng (Multi-threaded)
 • Cho phép chương trình của bạn chạy nhiều hơn một tác
 vụ tại cùng một thời điểm.
• Khả chuyển (Portable)
 • Các chương trình có thể viết và biên dịch một lần, rồi
 chạy trên các nền tảng khác
 • Nhờ mô hình biên dịch/thông dịch
 (WORE – Write Once, Run Everywhere)
 39
3.5. Các ứng dụng của Java
 ƯD trên thẻ thông minh, thẻ SIM
 ƯD trên Clound
 ƯD quy mô doanh nghiệp
 ƯD trên thiết bị nhúng
 ƯD trên thiết bị nhúng giới hạn tài nguyên
 ƯD trên Windows sử dụng thiết bị nhúng
 Phiên bản chuẩn, dành cho mọi ứng dụng
 Phiên bản chuẩn, dành cho ứng dụng nhúng
 ƯD trên TV thông minh
 40
4/ Cài đặt môi trường LT
 41
4.1 Các bước cài đặt Java
• Bước 1: Cài đặt JDK
• Bước 2: Cài đặt các biến môi trường (nếu dùng cmd)
• Bước 3: Cài trình soạn thảo hoặc IDE (Integrated
 Development Environment )
 • TextPad/JCreator/NetBean/Eclipse
• Bước 4: Lập trình/Viết mã nguồn (HelloWorld.java)
• Bước 5: Dịch
 • Gõ lệnh: javac HelloWorld.java
• Bước 6: Chạy chương trình
 • Gõ lệnh: java HelloWorld.class
 42
4.1 Các bước cài đặt Java (2)
• Trong Windows
 • JAVA_HOME = C:\Program Files\Java\jdk1.6
 • PATH = ;% JAVA_HOME%\bin;
 • CLASSPATH = C:\Program Files\Java\jdk1.6\lib;.;
 C:\Program Files\Java\jdk1.6\include
• Trong Linux
 • JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-7-sun
 • PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin
 43
4.2. Chương trình ví dụ
// HelloWorld.java
// Chuong trinh hien thi dong chu “Hello World”
public class HelloWorld {
 public static void main(String args[]){
 System.out.println( “Hello World!" );
 }
}
 44
4.2. Chương trình ví dụ (2)
import javax.swing.JOptionPane;
public class FirstDialog{
 public static void main(String[] args){
 JOptionPane.showMessageDialog(null,
 ”Xin chao ban!”);
 System.exit(0);
 }
}
 45
4.2. Chương trình ví dụ (3)
import javax.swing.JOptionPane;
public class HelloNameDialog{
 public static void main(String[] args){
 String result;
 result = JOptionPane.showInputDialog(“Hay nhap
 ten ban:”);
 JOptionPane.showMessageDialog(null,
 ”Xin chao “+ result + “!”);
 System.exit(0);
 }
}
 46
Bài tập
Bài 1. Cài đặt Java.
Bài 2. Cài đặt một trình IDE nào đó .
Bài 3. Chạy lại 3 ví dụ trong phần 4.
 47