Считается, что технология процедурного программирования применима, если размер программы не превышает 100 тыс. операторов. Программы, используемые в настоящее время, существенно длиннее. Поэтому современное программирование в основном базируется на технологии, позволяющей снять это ограничение и получившей название «объектно-ориентированное программирование» (ООП). ООП применяется для создания сложного программного обеспечения, основанного на представлении программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является экземпляром определенного типа (класса), а классы образуют иерархию с наследованием свойств. Каждый выделенный объект предметной области отвечает за выполнение некоторых действий, зависящих от полученных сообщений и параметров самого объекта.
Совокупность значений параметров объекта называют его состоянием, а совокупность реакций на получаемые сообщения – поведением.
Класс – это структурный тип данных, который включает описание полей данных, а также процедур и функций, работающих с полями данных. Применительно к классам такие процедуры и функции получили название методов. Класс можно сравнить с чертежом, согласно которому создаются объекты.
Поля, описанные в классе, используют для хранения составляющих состояния или атрибутов объекта.
Каждый метод определяет реакцию на некоторое внешнее или внутреннее сообщение.
Объект — сущность в адресном пространстве вычислительной системы, появляющаяся при создании экземпляра класса (например, после запуска результатов компиляции (и линковки) исходного кода на выполнение). Таким образом, программа представляет собой набор объектов, имеющих состояние и поведение. Объекты взаимодействуют посредством сообщений.
Основными принципами объектно-ориентированного программирования являются:
- абстракция данных
- инкапсуляция;
- полиморфизм;
- наследование.
Абстракция данных
Объекты представляют собою упрощенное, идеализированное описание реальных сущностей предметной области. Если соответствующие модели адекватны решаемой задаче, то работать с ними оказывается намного удобнее, чем с низкоуровневым описанием всех возможных свойств и реакций объекта.
Инкапсуляция
Инкапсуляция — это принцип, согласно которому любой класс должен рассматриваться как чёрный ящик — пользователь класса должен видеть и использовать только интерфейсную часть класса (т. е. список декларируемых свойств и методов класса) и не вникать в его внутреннюю реализацию. Поэтому данные принято инкапсулировать в классе таким образом, чтобы доступ к ним по чтению или записи осуществлялся не напрямую, а с помощью методов. Принцип инкапсуляции (теоретически) позволяет минимизировать число связей между классами и, соответственно, упростить независимую реализацию и модификацию классов.
Наследование
Наследованием называется возможность порождать один класс от другого с сохранением всех свойств и методов класса-предка (прародителя, иногда его называют суперклассом) и добавляя, при необходимости, новые свойства и методы. Набор классов, связанных отношением наследования, называют иерархией. Наследование призвано отобразить такое свойство реального мира, как иерархичность. Отношения между различными классами проекта принято иллюстрировать диаграммой отношений классов, или просто диаграммой классов. Если на диаграмме классов показано только отношение наследования, то такую диаграмму называют иерархией классов. На диаграмме классов наследование изображают линией с треугольной незакрашенной стрелкой на конце, направленном к классу-родителю
Полиморфизм
Полиморфизмом называют явление, при котором функции (методу) с одним и тем же именем соответствует разный программный код (полиморфный код) в зависимости от того, объект какого класса используется при вызове данного метода. Полиморфизм обеспечивается тем, что в классе-потомке изменяют реализацию метода класса-предка с обязательным сохранением сигнатуры метода. Это обеспечивает сохранение неизменным интерфейса класса-предка и позволяет осуществить связывание имени метода в коде с разными классами — из объекта какого класса осуществляется вызов, из того класса и берётся метод с данным именем. Такой механизм называется динамическим (или поздним) связыванием — в отличие от статического (раннего) связывания, осуществляемого на этапе компиляции.
Полиморфизм имеет минимум два плюса. Во-первых, он позволяет группировать объекты, имеющие общий базовый класс, и последовательно (например, в цикле) их обрабатывать. Второе достоинство: старый код может использовать новый код.