Python

Lập trình hướng đối tượng trong Python

Posted on by HKT

Python là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng mạnh. Vì vậy, việc tạo ra và sử dụng các đối tượng là hết sức dễ dàng. Bài viết sẽ giới thiệu qua một số khái niệm cơ bản trong lập trình hướng đối tượng, cũng như cách khởi tạo và sử dụng chúng. Mời bạn đọc theo dõi.

Giới thiệu về OOP trong Python

Lập trình hướng đối tượng (tiếng Anh: Object-oriented programming, viết tắt: OOP) là một kỹ thuật hỗ trợ, cho phép lập trình viên trực tiếp làm việc với các đối tượng mà họ định nghĩa lên. Hiệu quả của kĩ thuật này giúp tăng năng suất, đơn giản hoá độ phức tạp khi bảo trì cũng như mở rộng phần mềm. Hiện nay có khá nhiều ngôn ngữ lập trình theo hướng đối tượng như C++, Java, PHP,… và còn cả Python.

Khái niệm về OOP trong Python tập trung vào việc tạo code sử dụng lại. Khái niệm này còn được gọi là DRY (Don’t Repeat Yourself).

Các nguyên lý

Trong Python, khái niệm về OOP tuân theo một số nguyên lý cơ bản là tính đóng gói, tính kế thừa và tính đa hình.

Tính kế thừa (Inheritance): cho phép một lớp (class) có thể kế thừa các thuộc tính và phương thức từ các lớp khác đã được định nghĩa.

Tính đóng gói (Encapsulation): là quy tắc yêu cầu trạng thái bên trong của một đối tượng được bảo vệ và tránh truy cập được từ code bên ngoài (tức là code bên ngoài không thể trực tiếp nhìn thấy và thay đổi trạng thái của đối tượng đó).

Tính đa hình (Polymorphism): là khái niệm mà hai hoặc nhiều lớp có những phương thức giống nhau nhưng có thể thực thi theo những cách thức khác nhau.

Lớp (Class) và Đối tượng (Object)

Class và Object là hai khái niệm cơ bản trong lập trình hướng đối tượng.

Đối tượng (Object) là những thực thể tồn tại có hành vi.

Ví dụ đối tượng là một xe ô tô có tên hãng, màu sắc, loại nguyên liệu, hành vi đi, dừng, đỗ, nổ máy…

Lớp (Class) là một kiểu dữ liệu đặc biệt do người dùng định nghĩa, tập hợp nhiều thuộc tính đặc trưng cho mọi đối tượng được tạo ra từ lớp đó.

Thuộc tính là các giá trị của lớp. Sau này khi các đối tượng được tạo ra từ lớp, thì thuộc tính của lớp lúc này sẽ trở thành các đặc điểm của đối tượng đó.

Phân biệt giữa Đối tượng (Object) và Lớp (Class):

Đối tượng (Object): có trạng thái và hành vi.

Lớp (Class): có thể được định nghĩa như là một template mô tả trạng thái và hành vi mà loại đối tượng của lớp hỗ trợ. Một đối tượng là một thực thể (instance) của một lớp

Ví dụ về Class và Object:

class Car:
      # thuộc tính lớp      loaixe = "Ô tô"      # thuộc tính đối tượng      def __init__(self, tenxe, mausac, nguyenlieu):         self.tenxe = tenxe         self.mausac = mausac         self.nguyenlieu = nguyenlieu # instantiate the Car class toyota = Car("Toyota", "Đỏ", "Điện") lamborghini = Car("Lamborghini", "Vàng", "Deisel") porsche = Car("Porsche", "Xanh", "Gas") 
# access the class attributes print("Porsche là {}.".format(porsche.__class__.loaixe)) print("Toyota là {}.".format(toyota.__class__.loaixe)) print("Lamborghini cũng là {}.".format(lamborghini.__class__.loaixe)) # access the instance attributes print("Xe {} có màu {}. {} là nguyên liệu vận hành.".format( toyota.tenxe, toyota.mausac, toyota.nguyenlieu)) print("Xe {} có màu {}. {} là nguyên liệu vận hành.".format( lamborghini.tenxe, lamborghini.mausac,lamborghini.nguyenlieu)) print("Xe {} có màu {}. {} là nguyên liệu vận hành.".format( porsche.tenxe, porsche.mausac, porsche.nguyenlieu))

Kết quả trả về sẽ là:

Porsche là Ô tô.
Toyota là Ô tô. Lamborghini cũng là Ô tô. Xe Toyota có màu Đỏ. Điện là nguyên liệu vận hành. Xe Lamborghini có màu Vàng. Deisel là nguyên liệu vận hành. Xe Porsche có màu Xanh. Gas là nguyên liệu vận hành.

Chương trình trên tạo một lớp Car, sau đó xác định các thuộc tính, đặc điểm của đối tượng

Chúng ta truy cập thuộc tính class bằng cách sử dụng __class __.loaixe. Các thuộc tính lớp được chia sẻ cho tất cả các cá thể của lớp.

Tương tự, chúng ta truy cập các thuộc tính instance bằng cách sử dụng toyota.tenxe, toyota.mausac và toyota.nguyenlieu.

Tuy nhiên, các thuộc tính instance là khác nhau cho mỗi cá thể của một lớp.

Phương thức

Phương thức (Method) là các hàm được định nghĩa bên trong phần thân của một lớp. Chúng được sử dụng để xác định các hành vi của một đối tượng.

Ví dụ về Class và Method

class Car:
      # thuộc tính đối tượng      def __init__(self, tenxe, mausac, nguyenlieu):         self.tenxe = tenxe         self.mausac = mausac         self.nguyenlieu = nguyenlieu
      # phương thức      def dungxe(self, mucdich):         return "{} đang dừng xe để {}".format(self.tenxe,mucdich) 
     def chayxe(self):         return "{} đang chạy trên đường".format(self.tenxe)      def nomay(self): 
        return "{} đang nổ máy".format(self.tenxe) 
# instantiate the Car class toyota = Car("Toyota", "Đỏ", "Điện") lamborghini = Car("Lamborghini", "Vàng", "Deisel") porsche = Car("Porsche", "Xanh", "Gas") 
# call our instance methods print(toyota.dungxe("nạp điện")) print(lamborghini.chayxe()) print(porsche.nomay())

Chạy chương trình, màn hình sẽ trả về kết quả:

Toyota đang dừng xe để nạp điện Lamborghini đang chạy trên đường Porsche đang nổ máy

Ở ví dụ này, có ba phương thức là dungxe(), chayxe() và nomay(). Chúng được gọi là phương thức instance bởi vì chúng được gọi trên một đối tượng instance (toyota, lamborghini, porsche).

Kế thừa (Inheritance)

Tính kế thừa cho phép một lớp (class) có thể kế thừa các thuộc tính và phương thức từ các lớp khác đã được định nghĩa. Lớp đã có gọi là lớp cha, lớp mới phát sinh gọi là lớp con. Lớp con kế thừa tất cả thành phần của lớp cha, có thể mở rộng các thành phần kế thừa và bổ sung thêm các thành phần mới.

# Lớp cha class Car:      # Constructor      def __init__(self, hangxe, tenxe, mausac):         # Lớp Car có 3 thuộc tính: tenxe, mausac, hang xe         self.hangxe = hangxe         self.tenxe = tenxe         self.mausac = mausac      # phương thức      def chayxe(self):         print ("{} đang chạy trên đường".format(self.tenxe))      def dungxe(self, mucdich):         print ("{} đang dừng xe để {}".format(self.tenxe, mucdich)) # Lớp Toyota mở rộng từ lớp Car. class Toyota(Car): 
     def __init__(self, hangxe, tenxe, mausac, nguyenlieu):         # Gọi tới constructor của lớp cha (Car) 
        # để gán giá trị vào thuộc tính của lớp cha.         super().__init__(hangxe, tenxe, mausac)
         self.nguyenlieu = nguyenlieu      # Kế thừa phương thức cũ      def chayxe(self):         print ("{} đang chạy trên đường".format(self.tenxe))      # Ghi đè (override) phương thức cùng tên của lớp cha.      def dungxe(self, mucdich):         print ("{} đang dừng xe để {}".format(self.tenxe, mucdich))         print ("{} chạy bằng {}".format(self.tenxe, self.nguyenlieu))      # Bổ sung thêm thành phần mới 
     def nomay(self):         print ("{} đang nổ máy".format(self.tenxe)) 
toyota1 = Toyota("Toyota", "Toyota Hilux", "Đỏ", "Điện") toyota2 = Toyota("Toyota", "Toyota Yaris", "Vàng", "Deisel") toyota3 = Toyota("Toyota", "Toyota Vios", "Xanh", "Gas") toyota1.dungxe("nạp điện") toyota2.chayxe() toyota3.nomay()

Kết quả trả về:

Toyota Hilux đang dừng xe để nạp điện Toyota Hilux chạy bằng Điện Toyota Yaris đang chạy trên đường Toyota Vios đang nổ máy

Chương trình này tạo hai lớp kế thừa: lớp cha Car và lớp con Toyota.

Khai báo constructor mới để gán giá trị vào thuộc tính của lớp cha. Hàm super() đứng trước phương thức __init __ để gọi tới nội dung __init __ của Car.

Class Toyota kế thừa hàm chayxe() và dungxe() của class Car đồng thời sửa đổi một hành vi thể hiện ở phương thức dungxe(). Sau đó lớp con bổ sung thêm thành phần mới là nomay() để mở rộng kế thừa.

Đóng gói (Encapsulation)

Sử dụng OOP trong Python, chúng ta có thể hạn chế quyền truy cập vào trạng thái bên trong của đối tượng. Điều này ngăn chặn dữ liệu bị sửa đổi trực tiếp, được gọi là đóng gói. Trong Python, chúng ta biểu thị thuộc tính private này bằng cách sử dụng dấu gạch dưới làm tiền tố: “_” hoặc “__“.

class Computer:
      def __init__(self):
        # Thuộc tính private ngăn chặn sửa đổi trực tiếp         self.__maxprice = 900 
     def sell(self): 
        print("Giá bán sản phẩm: {}".format(self.__maxprice))      def setMaxPrice(self, price):         self.__maxprice = price c = Computer()c.sell() # thay đổi giá. c.__maxprice = 1000
c.sell() # sử dụng hàm setter để thay đổi giá. c.setMaxPrice(1000) c.sell()

Màn hình hiển thị kết quả:

Selling Price: 900 Selling Price: 900 Selling Price: 1000

Ở ví dụ này, bạn khởi tạo class Computer, sử dụng __init __() để lưu trữ giá bán tối đa của máy tính. Nhưng sau khi sử dụng, bạn có nhu cầu sửa đổi giá, tuy nhiên không thể thay đổi theo cách bình thường vì Python đã coi __maxprice là thuộc tính private. Vậy nên để thay đổi giá trị, ta sử dụng hàm setter setMaxPrice().

Đa hình (Polymorphism)

Tính đa hình là khái niệm mà hai hoặc nhiều lớp có những phương thức giống nhau nhưng có thể thực thi theo những cách thức khác nhau.

Giả sử, chúng ta cần tô màu một hình khối, có rất nhiều lựa chọn cho hình của bạn như hình chữ nhật, hình vuông, hình tròn. Tuy nhiên, bạn có thể sử dụng cùng một phương pháp để tô màu bất kỳ hình dạng nào.

class Toyota:      def dungxe(self):         print("Toyota dừng xe để nạp điện")      def nomay(self):         print("Toyota nổ máy bằng hộp số tự động") class Porsche:
      def dungxe(self):         print("Porsche dừng xe để bơm xăng")      def nomay(self):         print("Porsche nổ máy bằng hộp số cơ") # common interface
def kiemtra_dungxe(car): car.dungxe() # instantiate objects toyota = Toyota() porsche = Porsche() # passing the object kiemtra_dungxe(toyota) kiemtra_dungxe(porsche)

Ở ví dụ này, bạn vừa tạo hai lớp Toyota và Porsche, cả hai lớp đều có phương thức dungxe(). Truy nhiên hàm của chúng khác nhau. Ta sử dụng tính đa hình để tạo hàm chung cho hai lớp, đó là kiemtra_dungxe(). Tiếp theo, bạn truyền đối tượng toyota và porsche vào hàm vừa tạo, và ta lấy được kết quả như này:

Toyota dừng xe để nạp điện Porsche dừng xe để bơm xăng

Vậy là vừa giới thiệu cho bạn những điểm nổi bật của OOP rồi. Qua bài viết, có thể rút ra một số nhận xét như này:

  • Lập trình trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn.
  • Class có thể chia sẻ được nên code dễ dàng được sử dụng lại.
  • Năng suất của chương trình tăng lên
  • Dữ liệu an toàn và bảo mật với trừu tượng hóa dữ liệu.