Phần 3: Lập trình hướng đối tượng trong C#

Lập trình hướng đối tượng (Object-Oriented Programming – OOP) là một kỹ thuật lập trình hỗ trợ hướng đối tượng, trở thành một chuẩn lập trình của các ngôn ngữ lập trình tiên tiến hiện nay. Điểm mạnh của lập trình hướng đối tượng là tái sử dụng lại code, cung cấp một cấu trúc các module của chương trình một cách rõ ràng, che dấu được dữ liệu bên trong, giúp lập trình viên đơn giản hóa độ phức tạp của bài toán.

Ngôn ngữ C# là ngôn ngữ hướng đối tượng tiên tiến nhất hiện nay, nó kế thừa những điểm mạnh của ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng C++ và Java, đồng thời nó cũng loại bỏ đi những sự phức tạp của lập trình hướng đối tượng của hai ngôn ngữ này, ví dụ như nó loại bỏ tính đa thừa kế trong C++, hoặc nó cho phép viết chồng các toán tử mà Java không có …

Trong bài này chúng ta sẽ triển khai lập trình hướng đối tượng trong C# để xây dựng các lớp theo mô hình UML của các lớp Shape, Square, Rectangle và lớp Circle được mô tả như hình dưới. Hãy nhận diện các Field, Properties và Methods trong mỗi class .

Hình 1: Bài tập lập trình hướng đối tượng

Nội dung

Class và Object
Variable hoặc Field
Method hoặc Function
Access Modifier
Constructor, Destructor và Properties
Encapsulation
Abstraction
Inheritance
Polymorphism
Abstract Class/Method
Virtual Class/Method
Sealed Class/Method
Static Class/Method
Interface
Xem hướng dẫn
Bài tập làm thêm
Kết luận
Tham khảo thêm

Class và Object

Class trong OOP định nghĩa trừu tượng các đặc tính của đối tượng, chúng ta hiểu nôm na giống như bản thiết kế hay khuân mẫu của đối tượng nào đó, ví dụ như bản thiết kế của ô tô, bản vẽ của toà nhà, các control như TextBox, Button, Label.
Object là một sản phẩm được tạo ra từ bản thiết kế của Class, ví dụ bản thiết kế ô tô đó được mang đi sản xuất, bản vẽ toà nhà được dùng để xây dựng, TextBox, Button … được kéo vào Form thì lúc đó sản phẩm tạo từ các bản thiết kế đó gọi là Object.

Sự khác nhau Class và Object trong OOP

Class nên bắt đầu với từ khoá “Class” và tiếp theo là tên của Class


class Shape 
{  
}

Để tạo Object từ Class, dùng từ khoá new, lúc đó chúng ta có thể truy cập vào các phương thức, thuộc tính … của Class.


Shape objShape = new Shape();

Variable hoặc Field

Variable hoặc Field được sử dụng để lưu trữ dữ liệu.
Các biến có thể là cục bộ (local) hoặc toàn cục (global)
Cú pháp: Access-Modifier Data-Type Variable-Name
Mặc định Access-Modifier là private. Trong class Shape, _area, _color, _perimeter là các biến hay các field của class này.


class Shape 
{  
    private float _area;
    private System.Drawing.Color _color;
    private float _perimeter; 
}

Method hoặc Function

là một khối các câu lệnh để thực thi một công việc nào đó, được khai báo ở trong class hoặc struct. Cấu trúc của Method:
Access-Modifiers Return-Type Method-Name (Parameter-List)

Access-Modifier: xác định giới hạn truy cập của method, xem phần sau.
Return-Type: kiểu giá trị trả về như string, int, v.v hoặc kiểu “void” nếu không trả về giá trị
Method-Name: tên của method
Parameter-List: danh sách các tham số hoặc đối số truyền vào method


class Rectangle 
{ 
    public void CalculateArea()
    {
        this.Area = _height * _width; 
    }
}

Access Modifier

Được dùng để giới hạn khả năng truy cập của các variable, method và class

private: chỉ được truy cập trong cùng class hoặc struct
public: có thể truy cập ở bất kỳ đâu
internal: giới hạn truy cập trong cùng một project
protected: truy cập được trong cùng class hoặc struct và các class dẫn xuất (thừa kế)
protected internal: giới hạn truy cập trong project hoặc lớp dẫn xuất

Constructor, Destructor và Properties

Constructor hay gọi là hàm khởi dựng

Là một Method đặc biệt của class
Sử dụng để khởi tạo đối tượng của class khi class được khởi tạo
Tên của Constructor trùng với tên của class
Trong constructor có thể có các tham số


class Rectangle 
{ 
    private float _height;
    private float _width;
    //Constructor không có tham số, khởi tạo các biến mang giá trị mặc định là 0
    public Rectangle()
    {
        _height = 0;
        _width = 0;
    }
    //Contructor có tham số, khởi tạo biến mang giá trị truyền vào khi khởi tạo Constructor
    public Rectangle(float height, float width)
    {
        _height = height;
        _width = width;
    }
}

Destructor hay gọi là hàm khởi huỷ

chỉ được sử dụng trong class, không cho struct
một class chỉ có một Detructor
Detructor không thể được thừa kế hoặc viết chồng
Detructor không được gọi trực tiếp, mà .Net sẽ gọi tự động
Detructor không có Access Modifier hoặc các Parameter


class Rectangle 
{ 
        ~Rectangle()  // Destructor
        {
            // Các câu lệnh giải phóng biến, đối tượng..
        }
    }

Properties

Là các thành viên của class cho phép truy cập dữ liệu bên trong của class
Có thể tạo Properties có thể chỉ đọc, chỉ ghi hoặc vừa đọc vừa ghi bằng cách viết phần code get và set


class Rectangle 
{ 
    private float _height;
    private float _width;
    //Tạo thuộc tính Height để truyền giá trị và lấy giá trị từ biến _height
    public float Height
    {   //Lấy giá trị
        get
        {
             return _height;
        }
        //Thiết lập giá trị
        set
        {
             _height = value;
        }
   }
}

Abstraction

Dùng để định nghĩa những thuộc tính và phương thức chung cho những lớp kế thừa.
Một lớp trừu tượng là một lớp cha cho phép thừa kế nhưng không thể tạo đối tượng từ nó.
Lớp trừu tượng chứa một hoặc nhiều phương thức nhưng không thực thi và nó phải được viết chồng ở lớp kế thừa.
Hình 1 thiết kế lớp Shape là một lớp trừu tượng. Thực tế, bạn không thể nào tính diện tích và chu vi cho một đối tượng Shape, bạn phải biết Shape đó là loại nào ví dụ như Circle, Square hoặc Rectangle thì bạn mới áp dụng được công thức tính toán cho nó. Lớp cha Shape định nghĩa các phương thức CalculateArea() và CalculatePerimeter() và các lớp con kế thừa lớp Shape bắt buộc phải viết chồng các phương thức này và áp dụng các công thức tính toán phù hợp với mỗi loại hình đó.


namespace Phan3
{
    public abstract class Shape
    {
        //Khai báo các biến cục bộ
        private float _area;
        private System.Drawing.Color _color;
        private float _perimeter;
        //Tạo các Properties
        //Thuộc tính diện tích 
        public float Area
        {
            get
            {
                return _area;
            }
            set
            {
                _area = value;
            }
        }
        //Thuộc tính màu sắc
        public System.Drawing.Color Color
        {
            get
            {
                return _color;
            }
            set
            {
                _color = value;
            }
        }
        //Thuộc tính chu vi
        public float Perimeter
        {
            get
            {
                return _perimeter;
            }
            set
            {
                _perimeter = value;
            }
        }
        //Khai báo các method trừu tượng
        public abstract void CalculateArea();
        public abstract void CalculatePerimeter();
    }
}

Inheritance

Được sử dụng để tái sử dụng lại code, lớp con có thể kế thừa các Field, Methods, Properties của lớp cha
Có hai loại:

Single level Inheritance: một lớp cơ sở và một lớp dẫn xuất
Multi level Inheritance: nhiều hơn một lớp dẫn xuất

.Net không hỗ trợ Multiple Inheritance, Interface là giải pháp cho Multiple Inheritance
Để tạo thừa kế lớp Rectangle từ lớp Shape trong C#, cần phải sử dụng câu lệnh:


class Rectangle : Shape
{
}

Polymorphism

Cho phép các đối tượng có thể được thể hiện dưới nhiều khuân dạng khác nhau. Thậm trí các lớp được thừa kế từ cùng lớp cha, có cùng phương thức, nhưng mỗi lớp con sẽ có cách thực hiện riêng. Tính đa hình đảm bảo mỗi lớp sẽ có cùng chức năng nhưng lại có cách thực thi khác nhau.
Như hình 1, lớp Shape định nghĩa hai phương thức trừu tượng CalculateArea() và CalculatePerimeter(), điều này cho phép các lớp kế thừa như Circle, Square và Rectangle viết chồng cách thức thực thi method của lớp cha.


namespace Phan3
{
    class Rectangle : Shape
    {
        private float _height;
        private float _width;
        public Rectangle(float height, float width)
        {
            _height = height;
            _width = width;
        }
        public float Height
        {
            get
            {
                return _height;
            }
            set
            {
                _height = value;
            }
        }
        public float Width
        {
            get
            {
                return _width;
            }
            set
            {
                _width = value;
            }
        }
        public override void CalculateArea()
        {
            this.Area = _height * _width; 
        }
        public override void CalculatePerimeter()
        {
            this.Perimeter = (_height * 2) + (_width * 2);
        }
    }
}

Abstract Class/Method

Lớp trừu tượng là một lớp cha (super) của tất các các class.
Không thể tạo object từ một lớp trừu tượng
Lớp trừu tượng có thể có cả hai Abstract Method và Method thông thường.
Abstract method không có thân chương trình (khối lệnh)

Virtual Class/Method

Từ khoá Virtual cũng cho phép thực thi tính đa hình. Thuộc tính và Method virtual có phần thực thi trong lớp cơ sở và có thể được viết chồng ở lớp dẫn xuất (lớp kế thừa).
So sánh giữa Abstract method và Virtual method:
Giống nhau: đều sử dụng từ khoá override ở lớp dẫn xuất
Khác nhau:

Abstract method: chỉ khai báo trong Abstract class
Abstract method không có thân chương trình, còn Virtual method có thân chương trình hoàn chỉnh.

Sealed Class/Method

Selead class: được dùng để ngăn thừa kế hay không thể được thừa kế bởi các class khác
Sử dụng từ khoá selead

Selead Method: các phương thức không thể viết chồng (overriden) trong lớp dẫn xuất.
Virtual method có thể viết chồng trong lớp dẫn xuất nhưng Virtual Sealed Method thì không

Static Class/Method

Cả hai loại Static và Sealed đều không thể thừa kế
Sự khác nhau giữu Static Class và Selead Class:

Có thể tạo được một object (instance) từ Selead Class, còn Static Class thì không thể.
Trong Static Class, chỉ có Static members là được phép, không thể viết các method không là static

Một số câu hỏi bạn nên tổng kết lại:

Có thể thừa kế một lớp từ một Static class?
Có thể khai báo một non-Static method trong một Static class?
Có thể tạo object từ một Static class?
Có thể gọi method Static trong class mà không cần tạo Object được không?
Có thể tạo một Static Method trong một non-Static Class?

Interface

Interface định nghĩa các thuộc tính, phương thức, indexers và sự kiện, mà là các thành viên của Interface đó.
Giống như một Abstract class nhưng chỉ khai báo các method
Các method của lớp Interface phải được thi hành ở trong class mà nó kế thừa
Sự khác nhau giữu Abstract class và Interface:

Abstract class có cả hai Abstract method và Non-Abstract method
Tất cả các method trong Interface mặc định là abstract (không có Non-Abstract)
Tất cả các Method khai báo trong Interface nên được viết chồng trong lớp dẫn xuất
Có thể khai báo một non-abstract method có phần thân chương trình hay không?


//Tạo lớp giao diện IGuest
interface IGuest
{
    void GuestWelcomeMessage();
    void NoofGuestes();
}
//Tạo lớp giao diện IFriendsAndRelation
interface IFriendsAndRelations
{
    void FriendWelcomeMessage();
    void FriendName();
}
//Lớp HouseOwnerClass thừa kế từ cả hai Interface trên
class HouseOwnerClass : IGuest, IFriendsAndRelation
{
    public void GuestWelcomeMessage()
    {
        Console.WriteLine("All guests are well come to our home");
    }

    public void NoofGuestes()
    {
        Console.WriteLine("Total 15 Guestes has visited");
    }

    public void FriendWelcomeMessage ()
    {
        Console.WriteLine("Welcome to our Home");
    }
    public void FriendName()
    {
        Console.WriteLine("Friend  name is: Afraz");
    }
    static void Main(string[] args)
    {
        HouseOwnerClass obj = new HouseOwnerClass();
        obj.GuestWelcomeMessage();
        obj.NoofGuestes();
        obj. FriendWelcomeMessage();
        obj.FriendName();
        Console.ReadLine();
    }
}

Xem hướng dẫn

Bài tập: Thiết kế lớp Customer

Thiết kế lớp Customer

Yêu cầu:

Tạo Class Customer có các thuộc tính và phương thức như trên thiết kế. CustomerID là biến cục bộ tự động tăng.
Phương thức LogOn(): cho phép kiểm tra một User (Email, Password) có đăng nhập được hay không, trả về kết quả true, false .
Phương thức AddCustomer() cho phép thêm một khách hàng với các thông tin ở trên.
Phương thức GetDetails() lấy toàn bộ thông tin khách hàng.

Tạo form giao diện để nhập dữ liệu tương ứng với các trường truyền vào cho Class Customer và thực hiện các chức năng trên. Giải thích thêm:

Dữ liệu sẽ lưu dữ liệu vào file text, các trường sẽ ngăn cách nhau bởi dấu chấm phảy (;). Ví dụ: 1;abc@gmail.com;123456;Tìm;Ở đây;Trâu Quỳ – Gia Lâm – Hà Nội; VNUA;
Phương thức Logon sẽ đọc các hàng trong file text, cắt chuỗi để kiểm tra một tài khoản Email, Password có hợp lệ hay không
Phương thức AddCustomer sẽ ghi thêm dữ liệu (Email, Password, FirstName, LastName, Address, Company) vào file text này.
Phương thức GetDetails sẽ đọc toàn bộ dữ liệu của Customer trong file text.

Chú ý: Có thể thêm các tham số cần thiết cho các phương thức như LogOn, AddCustomer, GetDetails.

Kết luận

Đây là bài tổng hợp một cách ngắn gọn nhất phần lập trình hướng đối tượng trong .NET được triển khai bằng ngôn ngữ C#, chúng tôi đã giới thiệu cách lập trình hướng đối tượng qua một bài tập đơn giản, qua đó chúng ta biết được và nắm được cách tạo class, tạo object, triển khai các đặc trưng của lập trình hướng đối tượng như tính thừa kế, tính trừu tượng, tính đa hình, tính đóng gói, cách thực thi Interface, đa thừa kế và cách viết chồng …Trong bài học này chúng ta thấy tính thừa kế cho phép các lập trình viên có thể tổng quát hoá và đặc tả được mối quan hệ giữa các đối tượng. Các khái niệm về tính trừu tượng và tính đa hình giúp định nghĩa các mô hình đối tượng một cách tốt hơn mà ở đó có sự phân cấp và sử dụng lại giữa các đối tượng.