Lập trình hướng đối tượng trong Python
Lập trình hướng đối tượng tổ chức chương trình thành các đối tượng sở hữu trạng thái và cung cấp hành vi qua giao diện rõ ràng.
Lập trình hướng đối tượng trong Python là gì?
Lập trình hướng đối tượng (OOP) mô hình hóa hệ thống bằng các đối tượng cộng tác với nhau. Mỗi đối tượng kết hợp trạng thái với các thao tác hợp lệ trên trạng thái đó, giúp chương trình lớn phân chia trách nhiệm rõ ràng hơn.
Bốn nguyên lý cốt lõi của OOP
- Đóng gói: đặt trạng thái và hành vi liên quan cùng nhau, chỉ cho truy cập qua phương thức hoặc property được kiểm soát.
- Trừu tượng: cung cấp giao diện cần thiết và che giấu chi tiết triển khai mà bên gọi không cần biết.
- Kế thừa: tạo lớp chuyên biệt từ lớp có sẵn khi giữa chúng thực sự có quan hệ is-a.
- Đa hình: gọi cùng một thao tác trên nhiều loại đối tượng và mỗi loại thực hiện hành vi phù hợp.
Thiết kế của ví dụ
- BankAccount sở hữu trạng thái số dư và kiểm tra khoản tiền nạp.
- SavingsAccount tái sử dụng hợp đồng của lớp tài khoản cơ sở qua kế thừa.
- SavingsAccount ghi đè month_end để cộng lãi.
- Vòng lặp xử lý mọi tài khoản qua cùng một giao diện.
Ví dụ cơ bản
class BankAccount:
def __init__(self, owner, balance=0):
self.owner = owner
self._balance = float(balance)
@property
def balance(self):
return self._balance
def deposit(self, amount):
if amount <= 0:
raise ValueError("Deposit must be positive")
self._balance += amount
def month_end(self):
return "No interest"
class SavingsAccount(BankAccount):
def __init__(self, owner, balance, interest_rate):
super().__init__(owner, balance)
self.interest_rate = interest_rate
def month_end(self):
self._balance *= 1 + self.interest_rate
return "Interest applied"
accounts = [
BankAccount("Ada", 100),
SavingsAccount("Lin", 200, 0.05),
]
accounts[0].deposit(50)
for account in accounts:
status = account.month_end()
print(f"{account.owner}: {account.balance:.2f} ({status})")
Kết quả dự kiến
Ada: 150.00 (No interest)
Lin: 210.00 (Interest applied)
Thực hành bốn nguyên lý OOP
Các ví dụ tập trung sau minh họa cách Python thể hiện đóng gói, trừu tượng, kế thừa và đa hình trong code thực tế.
Đóng gói
đặt trạng thái và hành vi liên quan cùng nhau, chỉ cho truy cập qua phương thức hoặc property được kiểm soát.
class BankAccount:
def __init__(self, balance=0):
# Double underscores prevent accidental direct access.
self.__balance = balance
@property
def balance(self):
# Expose read access without exposing mutation.
return self.__balance
def deposit(self, amount):
# Keep validation next to the state it protects.
if amount <= 0:
raise ValueError("Amount must be positive")
self.__balance += amount
account = BankAccount(100)
account.deposit(50)
print(account.balance) # 150
Trừu tượng
cung cấp giao diện cần thiết và che giấu chi tiết triển khai mà bên gọi không cần biết.
from abc import ABC, abstractmethod
class PaymentMethod(ABC):
@abstractmethod
def pay(self, amount):
# Callers know what pay does, not how each provider does it.
pass
class CreditCard(PaymentMethod):
def pay(self, amount):
# The concrete class hides its payment implementation.
return f"Paid ${amount:.2f} by card"
payment = CreditCard()
print(payment.pay(25))
Kế thừa
tạo lớp chuyên biệt từ lớp có sẵn khi giữa chúng thực sự có quan hệ is-a.
class Employee:
def __init__(self, name):
self.name = name
def describe(self):
return self.name
class Developer(Employee):
def __init__(self, name, language):
# Reuse initialization from the parent class.
super().__init__(name)
self.language = language
def describe(self):
# Extend inherited behavior instead of duplicating it.
return f"{super().describe()} writes {self.language}"
print(Developer("Ada", "Python").describe())
Đa hình
gọi cùng một thao tác trên nhiều loại đối tượng và mỗi loại thực hiện hành vi phù hợp.
class EmailNotification:
def send(self, message):
return f"Email: {message}"
class SmsNotification:
def send(self, message):
return f"SMS: {message}"
def notify(channels, message):
for channel in channels:
# The same call selects behavior from each concrete object.
print(channel.send(message))
channels = [EmailNotification(), SmsNotification()]
notify(channels, "Order shipped")
Cách hoạt động
BankAccount đóng gói số dư và chỉ cho phép thay đổi qua các thao tác được kiểm soát. SavingsAccount kế thừa giao diện đó và ghi đè month_end. Vòng lặp sử dụng hai loại đối tượng theo cùng một cách nên Python chọn phương thức dựa trên kiểu thực tế khi chạy.
Thay đổi giá trị và chạy chương trình bằng trình chạy Python online của CodeUtility mà không cần cài Python.
Bài tập mở rộng
Hãy sửa code theo các bài tập dưới đây để hiểu rõ cách hoạt động thay vì chỉ sao chép kết quả.
- Thay đổi dữ liệu đầu vào và dự đoán output trước khi chạy.
- Bổ sung kiểm tra cho dữ liệu rỗng hoặc không hợp lệ.
- Đóng gói logic thành hàm và viết thêm nhiều test case.