Đối tượng, lớp và các thành phần của lớp trong Java - Học Java core - từ cơ bản đến nâng cao

Như các bạn đã biết, Java là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng, vì vậy Java hỗ trợ những khái niệm cơ bản của hướng đối tượng như lớp, đối tượng, thuộc tính, phương thức,... và có những đặc điểm đặc trưng của lập trình hướng đối tượng (tính kế thừa, tính đóng gói, ...) . Trong bài đầu tiên của chương này, tôi sẽ giới thiệu đến các bạn các thành phần quan trọng nhất khi lập trình hướng đối tượng đó là đối tượng (Object), lớp (Class) và các thành phần của lớp (thuộc tính, phương thức), sơ lược về hàm tạo và phạm vi truy cập của lớp. Đây là một bài rất quan trọng, là tiền đề cho các bài khác sau này.

1. Object (Đối tượng).

Các bạn có thể hình dung về khái niệm đối tượng như sau: Trong lập trình hướng đối tượng, một thực thể được gọi là đối tượng nếu thực thể đó có 2 đặc điểm: trạng thái (state) và hành vi (behavior).

Ví dụ: là con người thì chúng ta sẽ có các trạng thái như: màu da, màu mắt, màu tóc, chiều cao, cân nặng,..., có các hành vi như: ăn, uống, làm việc,... ⇒ con người là 1 đối tượng.

Như vậy, thông qua ví dụ trên chúng ta có thể định nghĩa đối tượng như sau: đối tượng là một khái niệm được dùng để chỉ một thực thể cụ thể có trạng thái và hành vi. Một thực thể sẽ không được gọi là đối tượng nếu thực thể đó không thỏa mãn một trong các điều kiện trên.

Trạng thái: Những đặc điểm của một đối tượng, chẳng hạn như đối tượng Sinh viên thì có mã, họ tên, ngày tháng năm sinh,...

Hành vi: Những hành động mà một đối tượng thực hiện, ví dụ: Sinh viên thì có các hành vi như đi học, đi dã ngoại vui chơi giải trí,...

2. Class (Lớp).

Lớp là một tập hợp các đối tượng có cùng trạng thái và hành vi, vì vậy nó định nghĩa các tính chất của một tập hợp các đối tượng cùng kiểu. Ví dụ: Lớp Student sẽ bao gồm một tập hợp các sinh viên của một lớp học, lớp Mammals sẽ bao gồm một tập hợp các động vật có vú trên thế giới,...

Mỗi đối tượng là một thể hiện (instance) của lớp. Thông thường, các đối tượng trọng cùng một lớp sẽ có cùng một hành vi (behavior), nghĩa là có cách thức hoạt động tương tự như nhau. Cách thức hoạt động của các đối tượng thuộc về một lớp được thiết lập nhờ vào những phương thức (method) của lớp đó.

Cấu trúc của một lớp:

access_modifier: phạm vi truy cập của lớp, thuộc tính và phương thức.

Tên lớp (class name): mỗi lớp có một tên duy nhất để phân biệt với các lớp khác trong cùng một phạm vi.

Các thuộc tính (attributes): mô tả các trường để lưu dữ liệu cho mỗi đối tượng của lớp đang mô tả hay là lưu các tham chiếu đến các đối tượng của lớp khác. Sau này khi tạo lập một đối tượng của lớp thì mỗi thành phần dữ liệu trong đối tượng sẽ chứa hay liên kết với đối tượng dữ liệu cần thiết.

Hệ thống các phương thức của lớp (methods): mỗi phương thức của lớp thực chất là một hàm được viết riêng cho các đối tượng của lớp, chỉ được phép gọi để tác động lên chính các đối tượng của lớp này.

Dưới đây là ví dụ minh họa của 1 lớp.

public class Student {
	// thuộc tính (instance variable)
	private String id;
	private String name;
	private String information;
	
	// Phương thức này có tên inputInformation và không có giá trị trả về
	public void inputInformation() {
		
	}
	
	// Phương thức này có tên showInformation và có kiểu trả về là String
	public String showInformation() {
	
	}
	
	// hàm main
	public static void main(String[] args) {
		
	}

}

Sau đây là một số vấn đề mà chúng ta cần nắm khi xem qua cấu trúc của lớp. Những vấn đề này chúng ta sẽ tìm hiểu rõ hơn trong các bài sau.

Phạm vi truy cập (Access Modifier) của lớp, thuộc tính và phương thức

Trong Java, có 4 phạm vi truy cập sau: public, private, protected và default (mặc định). Bảng dưới đây sẽ giới thiệu tổng quan về phạm vi của 4 loại quyền truy cập này. Sang các bài sau, tôi sẽ nói rõ hơn về phạm vi truy cập trong Java.

• public: có thể truy cập ở mọi nơi trong Project.
• protected: truy cập được từ trong lớp khai báo, lớp con của lớp khai báo và các lớp cùng gói với lớp khai báo.
• default: truy cập được từ trong lớp khai báo và các lớp cùng gói với lớp khai báo.
• private: chỉ có thể truy cập bên trong lớp.

Thuộc tính (Instance variable).

Thuộc tính là 1 biến được khai báo bên trong lớp nhưng ở bên ngoài một phương thức, hàm tạo hoặc 1 khối lệnh. Thuộc tính được khởi tạo khi một lớp được khởi tạo và có thể được sử dụng ở bên trong một hàm, hàm tạo hoặc trong một khối lệnh trong lớp đó.

Phương thức

Phương thức là một hàm được viết riêng cho các đối tượng của lớp, chỉ được phép gọi để tác động lên chính các đối tượng của lớp này. Một phương thức của lớp bao gồm 3 thành phần chính đó là phạm vi truy câp, giá trị trả về và tên của phương thức đó.

Một phương thức là một tập hợp các câu lệnh được nhóm lại với nhau để thực hiện một chức năng nào đó. Sau đây tôi sẽ giới thiệu đến các bạn cách tạo và gọi phương thức trong chương trình. Trong bài ngày hôm nay, tôi chỉ minh họa cách khai báo và gọi phương thức thông thường (chưa đề cập đến cách gọi phương thức thông qua đối tượng của lớp).

Tạo phương thức

Cú pháp tạo phương thức như sau:

[quyền_truy_cập] [kiểu_của_phương_thức] tênPhươngThức(Danh_sách_các_tham_số_truyền_vào) {
	[Khai báo các biến bên trong phương thức];
	[Các câu lệnh bên trong];
	return [giá_trị_trả_về];
}

, trong đó:

• [quyền_truy_cập] là phạm vi truy cập của phương thức (sang bài sau tôi sẽ giới thiệu phần này).
• [kiểu_của_phương_thức] là kiểu dữ liệu trả về của phương thức đó (void, int, long, float,...).
• tênPhươngThức là tên do chúng ta tự định nghĩa và phải tuân theo quy tắc đặt tên phương thức (hàm) trong Java.
• [Danh_sách_các_tham_số_truyền_vào] (nếu có) là các tham số chúng ta truyền vào cho phương thức (thường nằm tại phần đầu của định nghĩa phương thức), với mỗi tham số bao gồm tên tham số và kiểu dữ liệu của tham số. Phương thức có thể có hoặc không có tham số, nếu có nhiều hơn một tham số thì các tham số được viết cách nhau bởi một dấu phẩy.
• [Các câu lệnh bên trong] là các lệnh trong thân phương thức để xử lý các công việc nhằm thực hiện chức năng của phương thức.
• [giá_trị_trả_về] : giá trị trả về của phương thức phải phù hợp với [kiểu_của_phương_thức]. Trong trường hợp phương thức có kiểu void thì chúng ta có thể dùng lệnh return để kết thúc hàm hoặc khi thực hiện xong lệnh cuối cùng (gặp dấu } cuối cùng) thì phương thức cũng sẽ kết thúc. Sau lệnh return có thể trả lại 1 biểu thức để tính giá trị.

Gọi phương thức.

Một phương thức có thể được gọi thực hiện thông qua tên phương thức. Ví dụ dưới đây sẽ minh họa cách gọi phương thức trong Java:

package vidu;

public class MethodCallingInJava {
	// tạo 1 phương thức có kiểu trả về là void và không có tham số truyền vào
	// để gọi phương thức này trong main() thì phải khai báo là static
	public static void nhap() {
		System.out.println("Đây là ví dụ minh họa cách gọi phương thức void không đối trong Java");
	}
	
	// tạo 1 phương thức có kiểu trả về là void và có tham số truyền vào
	public static void nhapCoDoiSo(String str) {
		System.out.println(str);
	}
	
	// tạo 1 phương thức có kiểu trả về là int và có 2 tham số truyền vào có kiểu int
	public static int tinhTong(int a, int b) {
		return a + b;
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		nhap();	// gọi phương thức nhap()
		nhapCoDoiSo("Đây là ví dụ minh họa cách gọi phương thức void có đối số trong Java");
		
		System.out.println("
Đây là ví dụ minh họa cách gọi phương thức có kiểu trả về"
				+ " là int và có tham số truyền vào trong Java");
		int c = tinhTong(3, 5);	// c = a + b
		System.out.println("c = " + c);
	}

}

Kết quả sau khi biên dịch chương trình:

Hàm tạo (Constructor).

Trong lập trình hướng đối tượng, chúng ta có 1 loại hàm đặc biệt đó là hàm tạo. Hàm tạo trong Java là hàm có cùng tên với lớp và không có giá trị trả về. Chúng ta hãy xem đoạn chương trình sau:

public class Student {
	// thuộc tính (instance variable)
	private String name;
	
	// hàm tạo mặc định
	public Student() {
		
	}
	
	// hàm tạo có đối số truyền vào có kiểu String và có tên là name
	public Student(String name) {
		
	}
	
	// hàm main
	public static void main(String[] args) {
		
	}

}

Một lớp trong Java có thể có một hoặc nhiều hàm tạo. Có 2 loại hàm tạo chúng ta thường gặp đó là: hàm tạo mặc định (không có đối số) và hàm tạo có đối số.

• Hàm tạo mặc định là hàm tạo không có tham số đầu vào. Trong trường hợp người lập trình không định nghĩa bất kỳ hàm tạo nào thì trình biên dịch sẽ tự động tạo ra một phương thức tạo lập mặc định cho lớp này.
• Hàm tạo có đối số là các hàm tạo do người dùng định nghĩa với các tham số đầu vào khác nhau để khởi tạo dữ liệu cho đối tượng.

Ví dụ trong đoạn chương trình trên thì lớp Student có hàm public Student() và public Student(String name) là hàm tạo. Trong khi viết chương trình, nếu chúng ta không khởi tạo hàm tạo cho lớp thì khi đó trình biên dịch Java sẽ xây dựng 1 hàm tạo mặc định cho lớp đó.

Ý nghĩa của hàm tạo: tự động khởi tạo các thông tin mặc định khi đối tượng được tạo ra.

Lưu ý: Khi người lập trình khai báo bất kỳ một hàm tạo nào cho lớp thì hàm tạo mặc định sẽ không được phát sinh bởi trình biên dịch cho lớp này nữa. Trong trường hợp này, nếu muốn sử dụng hàm tạo mặc định, người lập trình phải tự viết thêm vào.

3. Lời kết.

Trong bài này, tôi đã trình bày một số khái niệm về đối tượng, lớp và các thành phần của lớp trong Java. Sang bài sau, tôi sẽ hướng dẫn các bạn tìm hiểu về phạm vi truy cập của lớp, thuộc tính và phương thức. Các bạn theo dõi nhé!