ООП, що ж ти насправді таке?

ООП (Об'єктно-орієнтоване програмування) відоме ще з 1960-х років і є парадигмою програмування, заснованою на концепції "об'єктів", які можуть містити дані у вигляді полів (часто відомих як атрибути або властивості) та коду у вигляді процедур (часто відомих як методи). Мета ООП — об'єднати дані та функції, які працюють з цими даними, таким чином, щоб ніяка інша частина коду не могла отримати доступ до них, окрім тих конкретних функцій. ООП також намагається реалізувати реальні сутності, такі як успадкування, інкапсуляція та поліморфізм у програмуванні.

Це широко обговорювана концепція, але сьогодні я хочу поділитися своїм власним поглядом на ООП, його ефективність та обмеження.

Перед тим, як зануритись в об'єктно-орієнтоване програмування (ООП), давайте зробимо крок назад і зрозуміємо, як насправді працюють комп'ютери, починаючи з історії та основних концепцій.

1. Комп'ютери та стани

Комп'ютери працюють на основі бінарного кодування (0 та 1), фактично виконуючи зміни між станами. Ранні комп'ютери, такі як машини з кінцевими станами або машини Тюрінга, розв'язували алгоритми, керуючи та маніпулюючи станами. Простими словами, головне завдання комп'ютера — це обробка та управління станами.

Однак ранні машини станів не мали можливості зберігати стани на довгий термін. Це означало, що вони лише тимчасово зберігали стан і не могли зберігати інформацію про стан після завершення процесу. Для вирішення більш складних завдань були розроблені механізми зберігання станів, такі як використання довготривалої пам'яті або тимчасових сховищ. Це призвело до важливої концепції в програмуванні: життєвий цикл стану. Цей цикл описує, як довго існує стан, як він підтримується та коли він знищується.

2. Від мови C до життєвого циклу даних

На рівні програмування ми можемо побачити управління станами та життєвим циклом через мови, такі як C. Наприклад:

• Працюючи з не-примітивними типами даних (наприклад, вказівниками чи структурами), ми повинні використовувати malloc для виділення пам'яті.
• Після використання необхідно звільнити пам'ять за допомогою free.

Саме так програмісти керують життєвим циклом даних: від ініціалізації, використання до звільнення.

Дані в мовах програмування можна розглядати як стан, але цей стан не зовсім такий самий, як стан у системах з кінцевими станами. Хоча вони різні за своєю природою, обидва підкреслюють роль управління станами та їх життєвими циклами.

3. Зв'язок з об'єктно-орієнтованим програмуванням (ООП)

Коли ми переходимо до більш високорівневих мов програмування, таких як Java, Python чи C++, об'єктно-орієнтоване програмування (ООП) було розроблене для вирішення проблем, пов'язаних з станом та життєвим циклом даних — концепціями, згаданими раніше.

Стан та життєвий цикл в ООП

В ООП об'єкти знаходяться в центрі всіх програмних дій. Кожен об'єкт:

• Має свій стан: Стан представлений через властивості або члени змінні.
• Має чіткий життєвий цикл: Він починається з ініціалізації (конструктор), проходить через використання і завершується, коли він знищується (деструктор).

Наприклад:

У Java, коли ви створюєте об'єкт, використовуючи ключове слово new, пам'ять виділяється для цього об'єкта, і стан об'єкта повністю керується всередині нього. Коли об'єкт більше не використовується, збирач сміття автоматично звільняє пам'ять, забезпечуючи ефективне керування життєвим циклом даних.

Природа ООП: організація та управління станом

ООП — це спосіб організації та управління станами даних природним і структурованим чином. Замість того, щоб працювати з окремими станами, пов'язані змінні групуються в об'єкт. Цей об'єкт представляє сутність, при цьому загальний стан об'єкта формується поєднанням його внутрішніх властивостей.

Більш того, в ООП методи — це не просто процедури. Вони спроектовані так, щоб безпосередньо взаємодіяти зі станом об'єкта.
Кожен метод відображає або змінює стан об'єкта, відповідаючи на питання, як-от:

• “Який поточний стан об'єкта?”
• “Як зміниться стан об'єкта, коли буде виконано цю дію?”

Наприклад, при виклику методу deposit(amount) на об'єкті банківського рахунку цей метод змінює стан об'єкта (його баланс).

Переваги ООП

Фокус на стані та життєвому циклі дає кілька переваг:

1. Легше управління даними: Пов'язані стани інкапсульовані в об'єкті, що зменшує фрагментацію та плутанину при обробці даних.
2. Зменшення помилок: Стан не доступний чи змінюється випадковим чином завдяки механізмам, таким як інкапсуляція.
3. Збільшена гнучкість: Управління станом через об'єкти робить розширення або підтримку системи більш зручною.

Відкриті питання про ООП

Однак фокус на стані всередині об'єкта також ставить кілька важливих питань:

• Ефективність пам'яті: Чи дійсно оптимально групувати багато станів в один великий об'єкт з точки зору використання пам'яті?
• Швидкість обробки: Чи зменшує управління складними станами в об'єктах продуктивність?
• Управління життєвим циклом: Коли об'єкт містить занадто багато пов'язаних станів, чи стає контроль його життєвого циклу складнішим?

Наступні кроки

Ці питання відкривають шлях до подальшого вивчення концепцій, таких як:

• Принципи дизайну, як-от SOLID.
• Шаблони проектування для оптимізації управління станами та їх життєвим циклом.
• Автоматичні механізми управління пам'яттю, як-от збирач сміття (Garbage Collector).

ООП — це не просто модель програмування; це також спосіб мислення про те, як ефективно організувати та управляти станом, що призводить до потужних розробок у сучасних програмних системах.

Дякую за те, що знайшли час для прочитання. Якщо у вас є будь-які відгуки чи думки щодо цієї перспективи, не соромтеся залишити коментарі нижче. Давайте разом досліджувати ці питання.

Перекладено з: OOP, What The Hell Are You Really?