Giáo án - Bài giảng: BÀI GIẢNG: LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỂN THÔNG
CƠ SỞ TẠI TP. HỒ CHÍ MINH
















Bài giảng:


L
L
Ậ
Ậ
P
P


T
T

R
R
Ì
Ì
N
N
H
H


H
H
Ư
Ư
Ớ
Ớ
N
N
G
G


Đ
Đ
Ố
Ố
I
I

T
T
Ư
Ư
Ợ
Ợ
N
N
G
G



Tài liệu dùng cho hệ Đại học ngành Công Nghệ Thông Tin
Đã được Hội đồng khoa học khoa
Thông qua ngày 18/09/2010








Biên soạn :Ths. Bùi Công Giao


LƯU HÀNH NỘI BỘ
Tp. Hồ Chí Minh – Năm 2010
Lời nói đầu

Lập trình là một kỹ năng rất cần thiết cho sinh viên ngành Công nghệ thông tin. Sau
khi đã học qua lập trình căn bản với ngôn ngữ C, sinh viên sẽ được tiếp cận với một
phương pháp lập trình theo tư duy mới, gần với thế giới thực hơn, phù hợp với các dự
án phần mềm lớn, đó là lập trình hướng đối tượng.
Nội dung môn học này bao gồm những khái niệm, mô hình về
đối tượng và phương
pháp lập trình hướng đối tượng bằng ngôn ngữ lập trình Java. Các đặc trưng quan
trọng của lập trình hướng đối tượng như đóng gói, kế thừa, đa hình…và các quan hệ
lớp; xử lý vào/ra, xử lý ngoại lệ, lập trình luồng xử lý và giao diện sẽ được thể hiện
trong Java.
Bài giảng này được biên soạn chủ yếu dựa vào hai quyển sách : Beginning Java
Objects: From Concepts to Code, Second Edition, Apress, 2005 của Jacquie Barker và
Bài giả
ng Lập trình Hướng đối tượng, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông của
Trần Đình Quế và Nguyễn Mạnh Hùng, Người soạn chân thành cảm ơn các tác giả
trên.
Mục lục

Chương 1.
 Tổng quan về lập trình hướng đối tượng 1
1.1 Phương pháp tiếp cận của lập trình truyền thống 1
1.1.1 Lập trình tuyến tính 1
1.1.2 Lập trình cấu trúc 1
1.2 Phương pháp tiếp cận lập trình hướng đối tượng 3
1.3 Các đặc trưng của lập trình hướng đối tượng 3
1.3.1 Tính đóng gói dữ liệu 3
1.3.2 Tính kế thừa 4
1.3.3 Tính đa hình 4
1.4 Trừu tượng hóa 4

1.4.1 Tổ chức trừu tượng theo sự phân cấp lớp 4
1.4.2 Trừu tượng hóa – cơ sở của phát triển phần mềm 5
1.5 Xu hướng phát triển của lập trình hướng đối tượng 6
1.5.1 Lập trình hướng thành phần (Component-oriented programming-
COP) 6

1.5.2 Lập trình hướng tác nhân 7
1.5.3 Lập trình hướng khía cạnh 7
Chương 2. Cơ bản ngôn ngữ lập trình Java 9
2.1 Đặc trưng của ngôn ngữ Java 9
2.2 Kiến trúc chương trình và cơ chế thực thi của Java 14
2.3 Các kiểu dữ liệu cơ bản và biến 18
2.3.1 Kiểu dữ liệu cơ bản 18
2.3.2 Biến 19
2.3.2.1 Khai báo biến 19
2.3.2.2 Phạm vi hoạt động của biến 20
2.3.2.3 Khởi tạo biến 20
2.3.2.4 Ép kiểu 20
2.4 Các toán tử và biểu thức 21
2.4.1 Các toán tử 21
2.4.2 Biểu thức 25
2.5 Các cấu trúc lệnh 26
2.5.1 Lệnh if-else 26
2.5.2 Lệnh switch-case 27
2.5.3 Vòng lặp while 28
2.5.4 Vòng lặp do-while 29
2.5.5 Vòng lặp for 29
2.6 Phong cách lập trình 31
2.7 Case Study 33
Chương 3. Đối tượng và lớp 38

3.1 Phân rã phần mềm theo cách tiếp cận hướng đối tượng 38
3.2 Khái niệm đối tượng 39
3.3 Khái niệm lớp 42
3.4 Khái niệm đóng gói 43
3.5 Biến tham chiếu 44
3.6 Khởi tạo đối tượng 45
Chương 4. Tương tác giữa các đối tượng 50
4.1 Cộng tác giữa các đối tượng 50
4.2 Thuộc tính 51
4.3 Phương thức 52
4.3.1 Khai báo phương thức 52
4.3.2 Biến this 53
4.3.3 Gọi phương thức 53
4.3.4 Nạp chồng phương thức 54
4.3.5 Phương thức xây dựng 54
4.3.6 Che dấu thông tin 56
4.4 Truyền thông điệp giữa các đối tượng 57
Chương 5. Quan hệ giữa các đối tượng 61
5.1 Kết hợp và liên kết 61
5.2 Kế thừa 63
5.3 Đa hình 64
5.4 Lớp trừu tượng 71
5.5 Giao tiếp 74
5.6 Tính chất tĩnh 76
5.7 Kiểu liệt kê 79
5.8 Case Study 83
Chương 6. Tập đối tượng 95
6.1 Khái niệm tập đối tượng 95
6.2 Ba kiểu tập đối tượng cơ bản 95
6.3 Mảng 97

6.4 Các loại tập đối tượng thường gặp 100
6.4.1 LinkedList 100
6.4.2 HashMap 102
6.4.3 TreeMap 104
6.4.4 HashSet 106
6.4.5 TreeSet 107
6.5 Tạo kiểu tập hợp 108
6.6 Phương thức trả về kiểu tập hợp 110
Chương 7. Xử lý ngoại lệ 113
7.1 Giới thiệu ngoại lệ 113
7.2 Cơ chế xử lý ngoại lệ 115
7.2.1 Khối try 115
7.2.2 Khối catch 115
7.2.3 Khối finally 119
7.3 Bắt các ngoại lệ 121
7.4 Phân cấp lớp ngoại lệ 126
7.5 Các điểm cần lưu ý thêm về ngoại lệ 129
7.5.1 Bắt ngoại lệ tổng quát 129
7.5.2 Trình biên dịch Java yêu cầu phải có xử lý ngoại lệ 129
7.5.3 Tận dụng xử lý ngoại lệ để làm rõ lỗi phát sinh 131
7.5.4 try/catch lồng nhau 131
7.5.5 Kiểu ngoại lệ do người dùng định nghĩa 132
7.5.6 Ném nhiều kiểu ngoại lệ 134
7.6 Case Study 134
Chương 8. Xử lý vào/ra 137
8.1 Luồng vào/ra 137
8.1.1 Giới thiệu luồng vào/ra 137
8.1.2 Luồng byte 138
8.1.3 Luồng ký tự 140
8.1.4 Luồng bộ đệm 141

8.2 Scanning và Formatting 143
8.2.1 Scanning 143
8.2.2 Formatting 146
8.3 Vào ra từ chế độ dòng lệnh 148
8.3.1 Vào ra qua luồng chuẩn 148
8.3.2 Vào ra qua Console 154
8.4 Làm việc với CSDL 157
8.4.1 JDBC 157
8.4.1.1 Giới thiệu JDBC 157
8.4.1.2 Kiến trúc JDBC 157
8.4.2 MySQL và Java 158
8.4.2.1 Cài đặt Connector/J - JDBC Driver của MySQL 158
8.4.2.2 Kiểm tra Connector/J 159
8.4.2.3 Thực hiện các câu truy vấn 160
Chương 9. Lập trình giao diện 166
9.1 Giao diện với các đối tượng cơ bản 166
9.1.1 Các đối tượng container cơ bản 166
9.1.1.1 Frame 166
9.1.1.2 Panel 167
9.1.1.3 Dialog 168
9.1.2 Các đối tượng component cơ bản 169
9.1.2.1 Label 169
9.1.2.2 TextField và TextArea 170
9.1.2.3 Button 172
9.1.3 Xử lý sự kiện 173
9.2 Giao diện với các đối tượng Multimedia 180
9.2.1 Ô đánh dấu và nút chọn 180
9.2.2 Lựa chọn 182
9.2.3 Danh sách 184
9.3 Các kỹ thuật trình bày 186

9.3.1 Trình bày Flow Layout 186
9.3.2 Trình bày Grid Layout 187
9.3.3 Trình bày Border Layout 189
9.3.4 Trình bày GridBag Layout 190
9.3.5 Trình bày Null Layout 192
9.4 Applet 193
9.4.1 Cấu trúc của một Applet 194
9.4.2 Sử dụng Applet 195
9.4.3 Truyền tham số cho Applet 199
9.5 SWING 200
9.5.1 Mở rộng các đối tượng component 201
9.5.2 Mở rộng các đối tượng container 202
9.6 Case Study 210
Chương 10. Luồng xử lý 219
10.1 Giới thiệu luồng 219
10.2 Tạo và quản lý luồng 220
10.2.1 Tạo luồng 220
10.2.2 Phương thức của lớp luồng 223
10.2.3 Quyền ưu tiên của luồng 225
10.2.4 Luồng ngầm 226
10.2.5 Đa luồng với Applet 227
10.3 Nhóm luồng 229
10.3.1 Giới thiệu nhóm luồng 229
10.3.2 Sự đồng bộ luồng 233
10.3.3 Mã đồng bộ 233
10.3.4 Sử dụng khối đồng bộ 235
10.3.5 Kỹ thuật đợi – thông báo 237
10.3.6 Sự bế tắt 240
10.4 Thu rác 242
Tham khảo 247

Danh sách hình

Hình 1.1 Sơ đồ phân cấp trừu tượng của các đối tượng tự nhiên. 5
Hình 2.1 Cách biên dịch truyền thống 10
Hình 2.2 Dịch chương trình Java 11
Hình 2.3 Máy ảo Java thực hiện mã bytecode độc lập môi trường hoạt động 12
Hình 2.4 Cùng mã bytecode có thể được hiểu bởi hai máy ảo 13
Hình 2.5 Phân tích một chương trình Java đơn giản 14
Hình 3.1 Phân rã ứng dụng từ trên xuống. 38
Hình 3.2 Gắn ứng dụng từ dưới lên. 39
Hình 3.3 Sử dụng một biến tham chiếu để chỉ tới đối tượng trong bộ nhớ. 45
Hình 3.4 Hai biến tham chiếu tới cùng một đối tượng. 46
Hình 3.5 Chuyển y tham chiếu tới Student thứ hai. 46
Hình 3.6 Chuyển x tham chiếu tới Student thứ hai. 47
Hình 3.7 Đối tượng Student mồ côi. 47
Hình 4.1 Các đối tượng trong hệ thống phải cộng tác với nhau để hoàn tất sứ mệnh
SRS 51

Hình 4.2 Thông điệp được truyền qua lại giữa các đối tượng Course và Student 58
Hình 4.3 Người yêu cầu chỉ thấy chi tiết bên ngoài của việc trao đổi thông điệp. 58
Hình 5.1 Kết hợp ba ngôi 62
Hình 5.2 Một thể hiện tương đương bằng ba kết hợp hai ngôi 62
Hình 6.1 Hầu hết tập hợp tự động co lại khi một phần tử bị lấy ra 96
Hình 6.2 Dùng khoá để truy cập trực tiếp đối tượng trong tập hợp từ điển 96
Hình 6.3 Các tập hợp không phải là bộ cho phép nhiều tham chiếu tới cùng một đối
tượng. 97

Hình 7.1 Khi máy ảo Java ném một ngoại lệ, như phát ra một pháo để thông báo cho
ứng dụng một vấn đề phát sinh. 114


Hình 7.2 Nếu không có ngoại lệ được ném ra trong khối try, tất cả các khối catch được
bỏ qua. 117

Hình 7.3 Nếu một ngoại lệ phát sinh, khồi catch đầu tiên chặn bắt, nếu có, được thực
thi, và phần còn lại được bỏ qua. 118
Hình 7.4 Máy ảo Java theo dõi việc thứ tự các phương thức được gọi bằng cách tạo
chồng gọi (call stack). 123

Hình 7.5 Khi một phương thức chấm dứt, nó bị lấy ra khỏi chồng. 123
Hình 7.6 Khối lệnh try/catch trong trong phương thức methodY nhận biết ngoại lệ
trong mức hiện hành của chồng gọi. 123

Hình 7.7 Ngoại lệ thoát khỏi p.methodY() và chuyển xuống s.methodX() xử lý 124
Hình 7.8 NullPointerException thông qua chồng gọi được chuyển tới phương thức
main. 125

Hình 7.9 Nếu ứng dụng bỏ qua xử lý ngoại lệ, máy ảo Java chấm dứt ứng dụng và báo
cáo ngoại lệ tới cửa cửa sổ dòng lệnh cho người sử dụng để quan sát. 126

Hình 7.10 Lớp java.lang.Exception có nhiều lớp con 127
Hình 7.11 Cây thừa kế của kiểu ngoại lệ java.sql.DataTruncation 127
Hình 7.12 Kết quả demo của NumberOfDigits.java 135
Hình 8.1 Đọc dữ liệu vào chương trình. 137
Hình 8.2 Viết dữ liệu từ chương trình. 138
Hình 8.3 Luồng byte vào ra đơn giản 139
Hình 8.4 Các thành phần đặc tả qui cách. 148
Hình 9.1 Kết quả demo Frame 167
Hình 9.2 Kết quả demo Panel 168
Hình 9.3 Kết quả demo Dialog 169
Hình 9.4 Kết quả demo Label 170

Hình 9.5 Kết quả demo Text 172
Hình 9.6 Kết quả demo Button 173
Hình 9.7 Kết quả demo sự kiện 179
Hình 9.8 Kết quả demo Radio Button 182
Hình 9.9 Kết quả demo Choice Button 184
Hình 9.10 Kết quả demo Listbox 186
Hình 9.11 Kết quả demo Flow layout 187
Hình 9.12 Kết quả demo Grid layout 188
Hình 9.13 Kết quả demo Border layout 190
Hình 9.14 Kết quả demo Gridbag layout 192
Hình 9.15 Kết quả demo Null layout 193
Hình 9.16 Kết quả demo Applet 195
Hình 9.17 Kết quả demo Applet bảng tính 198
Hình 9.18 Kết quả demo Applet có tham số 200
Hình 9.19 Kết quả demo JButton 202
Hình 9.20 Kết quả demo gắn các đối tượng vào các tầng 205
Hình 9.21 Kết quả demo JMenu 210
Hình 9.22 Kết quả demo Case Study 216
Hình 10.1 Vòng đời của luồng 220
Hình 10.2 Đa luồng với Applet 228
Danh sách bảng

Bảng 2.1 Các toán tử số học 22
Bảng 2.2 Các toán tử bit 23
Bảng 2.3 Các toán tử quan hệ. 24
Bảng 2.4 Các toán tử logic 24
Bảng 2.5 Thứ tự ưu tiên các toán tử 25
Bảng 4.1 Phạm vi truy cập của các thành viên của lớp 52
Bảng 7.1 Danh sách một số ngoại lệ 128
Bảng 10.1 Các phương thức của một lớp luồng 224

Thuật ngữ viết tắt

API Application Programming Interface
CSDL Cơ sở dữ liệu
CTDL Cấu trúc dữ liệu
GUI Graphic User Interface
JDBC Java DataBase Connectivity
JFC Java Foundation Class
JVM Java Virtual Machine
LIFO Last in, First out
ODBC Open Database Connectivity
RDBMS Relational Database Management Systems
SRS Student Registration System




Chương 1: Tổng quan về lập trình hướng đối tượng
Biên soạn : Bùi Công Giao 1
Chương 1. Tổng quan về lập trình hướng đối tượng

Nội dung chương này nhằm giới thiệu một cách tổng quan về cách tiếp cận hướng đối
tượng. Nội dung trình bày bao gồm:
 Giới thiệu về cách tiếp cận của lập trình truyền thống.
 Giới thiệu cách tiếp cận của lập trình hướng đối tượng.
 Sự trừu tượng hóa là cơ sở của phát triển phần mềm hướng đối tượng.
 Nêu các đặc trưng của lập trình hướng đối tượng.
 Xu hướng hiện nay của lập trình hướng đối tượng.
1.1 Phương pháp tiếp cận của lập trình truyền thống

Lập trình truyền thống đã trải qua hai giai đoạn:
 Giai đoạn sơ khai, khi khái niệm lập trình mới ra đời, là lập trình tuyến tính.
 Giai đoạn tiếp theo, là lập trình hướng cấu trúc.
1.1.1 Lập trình tuyến tính
Đặc trưng cơ bản của lập trình tuyến tính là tư duy theo lối tuần tự. Chương trình sẽ
được thực hiện tuần tự từ đầu đến cuối, lệnh này kế tiếp lệnh kia cho đến khi kết thúc
chương trình.
Đặc trưng
Lập trình tuyến tính có hai đặc trưng:
 Đơn giản: chương trình được tiến hành đơn giản theo lối tuần tự, không phức
tạp.

Đơn luồng: chỉ có một luồng (thread) công việc duy nhất, và các công việc
được thực hiện tuần tự trong luồng đó.
Tính chất
 Ưu điểm: Do tính đơn giản, lập trình tuyến tính có ưu điểm là chương trình đơn
giản, dễ hiểu. Lập trình tuyến tính được ứng dụng cho các chương trình đơn giản.
 Nhược điểm: Với các ứng dụng phức tạp, ng
ười ta không thể dùng lập trình
tuyến tính để giải quyết.
Ngày nay, lập trình tuyến tính chỉ tồn tại trong phạm vi các mô đun nhỏ nhất của các
phương pháp lập trình khác. Ví dụ trong một chương trình con của lập trình cấu trúc,
các lệnh cũng được thực hiện theo tuần tự từ đầu đến cuối chương trình con.
1.1.2 Lập trình cấu trúc
Trong lập trình hướng cấu trúc, chương trình chính được chia nhỏ thành các chương
trình con và mỗi ch
ương trình con thực hiện một công việc xác định. Chương trình
Chương 1: Tổng quan về lập trình hướng đối tượng
Biên soạn : Bùi Công Giao 2
chính sẽ gọi đến chương trình con theo một giải thuật, hoặc một cấu trúc được xác

định trong chương trình chính.
Các ngôn ngữ lập trình cấu trúc phổ biến là Pascal, C và C++. Riêng C++ ngoài việc
có đặc trưng của lập trình cấu trúc do kế thừa từ C, còn có đặc trưng của lập trình
hướng đối tượng. Cho nên C++ còn được gọi là ngôn ngữ lập trình nửa cấu trúc, nửa
hướng đối tượng.
Đặc trưng
Đặc trưng c
ơ bản nhất của lập trình cấu trúc thể hiện ở mối quan hệ:
Chương trình = CTDL + Giải thuật
Trong đó:
 CTDL là cách tổ chức dữ liệu, cách mô tả bài toán dưới dạng ngôn ngữ lập
trình
 Giải thuật là một quy trình để thực hiện một công việc xác định
Trong chương trình, giải thuật có quan hệ phụ thuộc vào CTDL:
 Một CTDL chỉ phù hợp với một s
ố hạn chế các giải thuật.
 Nếu thay đổi CTDL thì phải thay đổi giải thuật cho phù hợp.
 Một giải thuật thường phải đi kèm với một CTDL nhất định.
Tính chất
 Mỗi chương trình con có thể được gọi thực hiện nhiều lần trong một chương
trình chính.
 Các chương trình con có thể được gọi đến để thực hiện theo một thứ
tự bất kỳ,
tuỳ thuộc vào giải thuật trong chương trình chính mà không phụ thuộc vào thứ tự
khai báo của các chương trình con.
 Các ngôn ngữ lập trình cấu trúc cung cấp một số cấu trúc lệnh điều khiển
chương trình.
Ưu điểm
 Chương trình sáng sủa, dễ hiểu, dễ theo dõi.
 Tư duy giải thuật rõ ràng.

Nhược điểm
 Lập trình cấu trúc không h
ỗ trợ việc sử dụng lại mã nguồn: Giải thuật luôn phụ
thuộc chặt chẽ vào CTDL, do đó, khi thay đổi CTDL, phải thay đổi giải thuật, nghĩa
là phải viết lại chương trình.
 Không phù hợp với các phần mềm lớn: tư duy cấu trúc với các giải thuật chỉ
phù hợp với các bài toán nhỏ, nằm trong phạm vi một mô đun của chương trình.
Với dự án phần m
ềm lớn, lập trình cấu trúc tỏ ra không hiệu quả trong việc giải
quyết mối quan hệ vĩ mô giữa các mô đun của phần mềm.
Chương 1: Tổng quan về lập trình hướng đối tượng
Biên soạn : Bùi Công Giao 3
Vấn đề
Vấn đề cơ bản của lập trình cấu trúc là bằng cách nào để phân chia chương trình chính
thành các chương trình con cho phù hợp với yêu cầu, chức năng và mục đích của mỗi
bài toán.
1.2 Phương pháp tiếp cận lập trình hướng đối tượng
Xuất phát từ hai hạn chế chính của phương pháp lập trình cấu trúc:
 Không quản lý được sự thay đổi dữ liệu khi có nhiều chương trình cùng thay
đổi một biến chung. Vấn đề này đặc biệt nghiêm trọng khi các ứng dụng ngày càng
lớn, người ta không thể kiểm soát được sự truy nhập đến các biến dữ liệu chung.
 Không tiết kiệm được tài nguyên con người: Giải thuật gắn liền với CTDL, nế
u
thay đổi CTDL, sẽ phải thay đổi giải thuật, và do đó, phải viết lại mã chương trình
từ đầu.
Để khắc phục được hai hạn chế này khi giải quyết các bài toán lớn, người ta xây dựng
một phương pháp tiếp cận mới, là phương pháp lập trình hướng đối tượng, với hai mục
đích chính:
 Đóng gói dữ liệu để hạn chế sự truy nhập tự do vào dữ liệ
u, không quản lý

được.
 Cho phép sử dụng lại mã nguồn, hạn chế việc phải viết lại mã từ đầu cho các
chương trình.
Ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng phổ biến hiện nay là Java và C++. Tuy nhiên,
C++ mặc dù cũng có những đặc trưng cơ bản của lập trình hướng đối tượng nhưng vẫn
không phải là ngôn ngữ lập trình thuần hướng đối tượng. Java thật sự là mộ
t ngôn ngữ
lập trình thuần hướng đối tượng.
1.3 Các đặc trưng của lập trình hướng đối tượng
1.3.1 Tính đóng gói dữ liệu
Dữ liệu luôn được tổ chức thành các thuộc tính của lớp đối tượng. Việc truy nhập đến
dữ liệu phải thông qua các phương thức của đối tượng lớp.
Trong một đối tượng, dữ liệu hay thao tác hay cả hai có thể là riêng (private) hoặc
chung (public) của đối tượng đó. Thao tác hay dữ liệu riêng là thuộc về đối tượng đó
chỉ được truy cập bởi các thành phần c
ủa đối tượng, điều này nghĩa là thao tác hay dữ
liệu riêng không thể truy cập bởi các phần khác của chương trình tồn tại ngoài đối
tượng. Khi thao tác hay dữ liệu là chung, các phần khác của chương trình có thể truy
cập nó mặc dù nó được định nghĩa trong một đối tượng. Các thành phần chung của
một đối tượng dùng để cung cấp một giao diện có điều khiển cho các thành thành riêng
của đối tượng.
Cơ
chế đóng gói (encapsulation) là phương thức tốt để thực hiện cơ chế che dấu thông
tin so với các ngôn ngữ lập trình cấu trúc.
Chương 1: Tổng quan về lập trình hướng đối tượng
Biên soạn : Bùi Công Giao 4
1.3.2 Tính kế thừa
Cho phép sử dụng lại mã nguồn. Các lớp đối tượng có thể kế thừa (inheritance) từ các
lớp đối tượng khác. Khi đó, trong các lớp kế thừa, có thể sử dụng các phương thức
hoạt động của các lớp bị kế thừa, mà không cần phải định nghĩa lại.

Việc cho phép sử dụng lại mã nguồn được thực hiện thông qua cơ chế kế thừa trong
lập trình h
ướng đối tượng. Theo đó:
 Các lớp có thể được kế thừa nhau để tận dụng các thuộc tính, các phương thức
của nhau.
 Trong lớp dẫn xuất (lớp kế thừa) có thể sử dụng lại các phương thức của lớp cơ
sở (lớp bị lớp khác kế thừa) mà không cần thiết phải cài đặt lại mã nguồn.
 Ngay cả khi lớp d
ẫn xuất định nghĩa lại các phương thức cho mình, lớp cơ sở
cũng không bị ảnh hưởng và không phải sửa lại bất kỳ một đoạn mã nguồn nào.
1.3.3 Tính đa hình
Khả năng để cho một thông điệp có thể thay đổi cách thực hiện của nó theo lớp cụ thể
của đối tượng nhận thông điệp. Khi một lớp dẫn xuất được tạo ra, nó có thể thay đổi
cách thực hiện các phương thức nào đó mà nó thừa hưởng từ lớp cơ sở của nó. Một
thông điệp khi được gởi đến một đối tượ
ng của lớp cơ sở, sẽ dùng phương thức đã
định nghĩa cho nó trong lớp cơ sở. Nếu một lớp dẫn xuất định nghĩa lại một phương
thức thừa hưởng từ lớp cơ sở của nó thì một thông điệp có cùng tên với phương thức
này, khi được gởi tới một đối tượng của lớp dẫn xuất sẽ gọi ph
ương thức đã định nghĩa
cho lớp dẫn xuất.
Như vậy đa hình (polymorphism) là khả năng cho phép gởi cùng một thông điệp đến
những đối tượng khác nhau có cùng chung một đặc điểm, nói cách khác thông điệp
được gởi đi không cần biết thực thể nhận thuộc lớp nào, chỉ biết rằng tập hợp các thực
thể nhận có chung một tính chất nào đó. Chẳ
ng hạn, thông điệp vẽ hình được gởi đến
cả hai đối tượng hình hộp và hình tròn. Trong hai đối tượng này đều có chung phương
thức vẽ hình, tuy nhiên tuỳ theo thời điểm mà đối tượng nhận thông điệp, hình tương
ứng sẽ được vẽ lên.
1.4 Trừu tượng hóa

1.4.1 Tổ chức trừu tượng theo sự phân cấp lớp
Thậm chí mặc dù nảo con người giỏi ở sự trừu tượng các khái niệm như bản đồ đường
đi và cảnh quan, vẫn còn số lượng rất lớn các công việc trừu tượng hoá riêng lẻ mà
chúng ta thường gặp trong cuộc sống. Để đối phó sự phức tạp này con người phải sắp
xếp thông tin một cách có hệ thống theo các tiêu chuẩn nào đó; Xử lý này gọi là sự
phân lớp (classification).
Ví dụ nh
ư khoa học đã phân cấp theo lớp tất cả đối tượng tự nhiên thuộc về động vật,
hoặc cây, hoặc khoáng sản. Để được phân là động vật, nó phải thoả điều kiện sau:
Chương 1: Tổng quan về lập trình hướng đối tượng
Biên soạn : Bùi Công Giao 5
 Vật thể sống.
 Tự di chuyển.
 Phản ứng khi bị kích thích.
Qui luật cho một đối tượng là cây thì hơi khác:
 Vật thể sống (như động vật).
 Không có hệ thần kinh.
 Có màn cellulose.
Sau khi phân lớp đơn giản như trên ta có thể thêm vài qui luật để có các loại động vật
cụ thể hơn cho đến khi có một sự phân cấp theo sự trừu t
ượng từ cao (đỉnh) xuống thấp
(đáy). Sơ đồ phân cấp trừu tượng của các đối tượng tự nhiên được thể hiện như hình
1.1.

Hình 1.1 Sơ đồ phân cấp trừu tượng của các đối tượng tự nhiên.
1.4.2 Trừu tượng hóa – cơ sở của phát triển phần mềm
Khi ghi nhận các yêu cầu cho một dự án phần mềm, chúng ta thường bắt đầu bằng
cách thu thập thông tin chi tiết về tình hình thực tế mà trên đó hệ thống sẽ hoạt động.
Những chi tiết này thường là một sự tổng hợp của
 Thông tin từ những người sử dụng hệ thống được chúng ta phỏng vấn.

 Những hoạt động mà chúng ta quan sát từ nghiệp vụ hàng ngày của người sử
dụng hệ thống.
Kế đến chúng ta phải chọn lọ
c ra những chi tiết nào liên quan tới mục đích sử dụng hệ
thống. Việc này là cần thiết vì chúng ta không thể tự động hoá tất cả hệ thống nghiệp
vụ bằng phần mềm! Việc bao gồm quá nhiều chi tiết sẽ làm hệ thống phức tạp và khó
Các đối tượng tự nhiên
Cây
Động vật
Khoáng sản
Động vật
có vú
Cá Chim Bò sát Lưởng cư Côn trùng
Chó Bò Khỉ …
Chương 1: Tổng quan về lập trình hướng đối tượng
Biên soạn : Bùi Công Giao 6
khăn hơn trong việc thiết kế, kiểm tra chương trình, dò lỗi, tạo sưu liệu, bảo trì và mở
rộng chương trình sau này.
Sự trừu tưởng hoá sẽ giúp người phân tích hệ thống có được các nét đặc trưng của hệ
thống trong miền (domain) bài toán, tập trung vào vấn đề của hệ thống dự định phát
triển. Như khi thể hiện một người trong chương trình, màu mắt của họ có quan trọng
không? Về gien ? Lương ? Sở thích ? Câu trả lời là bất kỳ đặc tính nào của người có
thể liên quan hay không liên quan tuỳ thuộc vào hệ thống mà ta định phát triển là
 Chương trình tính lương
 Chương trình tiếp thị theo tuổi tác
 CSDL bệnh nhân nhãn khoa
 Hệ thống theo dõi những kẻ bị truy nã
Một khi đã xác định các đặc trưng quan trọng của một tình huống, ta cần chuẩn bị một
mô hình hoá cho nó. Mô hình hoá là x
ử lý nhằm phát triển một khuôn mẫu để tạo ra

một thứ gì đó; ví dụ như bản thiết kế ngôi nhà, sơ đồ mạch điện, một khuôn bánh. Một
mô hình đối tượng của hệ thống phần mềm là một mẫu như vậy. Mô hình hoá và trừu
tượng hoá luôn đi với nhau vì một mô hình là sự mô tả đồ hoạ hay vật lý của trừu
tượng; Trước khi mô hình vật gì đ
ó một cách có hiệu quả, ta phải xác định các chi tiết
cần thiết của chủ thể cần được mô hình.
1.5 Xu hướng phát triển của lập trình hướng đối tượng
1.5.1 Lập trình hướng thành phần (Component-oriented programming-COP)
Xuất phát từ lập trình hướng đối tượng, tư duy lập trình hướng thành phần theo ý
tưởng:
 Giải quyết bài toán bằng cách xây dựng một tập các thành phần (component) có
tính độc lập tương đối với nhau. Mỗi thành phần đảm nhiệm một phần công việc
nhất định.
 Sau đó, người ta ghép các thành phần với nhau để thu được một phần mềm thoả
mãn một tập các yêu cầu xác
định.
Với lập trình hướng thành phần, người ta có thể tiến hành lập trình theo phương pháp
sau:
 Xây dựng một thư viện các thành phần, mỗi thành phần thực hiện một công
việc xác định.
 Khi cần phát triển một phần mềm cụ thể, người ta chỉ cần chọn những thành
phần có sẵn trong thư viện để ghép lại với nhau. Người lập trình chỉ phải phát triể
n
thêm các thành phần mình cần mà chưa có trong thư viện.
Chương 1: Tổng quan về lập trình hướng đối tượng
Biên soạn : Bùi Công Giao 7
Phương pháp này có những ưu điểm rất lớn:
 Lập trình viên có thể chia sẻ với nhau những thành phần mình đã xây dựng cho
nhiều người khác dùng chung.
 Khi cần, lập trình viên có thể lắp ghép các thành phần có sẵn khác nhau để tạo

thành các chương trình có chức năng khác nhau. Tất cả chỉ cần dựa trên công nghệ
lắp ghép thành phần, tiết kiệm được rất nhiều công sức lập trình.
Trong xu hướng lập trình h
ướng thành phần, một số phương pháp lập trình khác đã
nảy sinh và đang phát triển mạnh mẽ:
 Lập trình hướng tác nhân (Agent-Oriented Programming)
 Lập trình hướng khía cạnh (Aspect-Oriented Programming-AOP)
1.5.2 Lập trình hướng tác nhân
Lập trình hướng agent có thể xem là một mức trừu tượng cao hơn của lập trình hướng
thành phần.
Trong đó, các agent là các thành phần có khả năng hoạt động độc lập, tự chủ để hoàn
thành công việc của mình. Hơn nữa, các agent có khả năng chủ động liên lạc với các
agent khác để có thể phối hợp, cộng tác hay cạnh tranh nhau để hoàn thành nhiệm vụ.
Lập trình hướng agent có hai đặc trưng cơ bả
n:
 Thứ nhất là khả năng tự chủ của mỗi agent để hoàn thành nhiệm vụ riêng của
nó.
 Thứ hai là tính tổ chức xã hội giữa các agent, cho phép các agent phối hợp,
cộng tác, cạnh tranh nhau để hoàn thành nhiệm vụ chung của toàn hệ thống.
1.5.3 Lập trình hướng khía cạnh
Phương pháp lập trình hướng khía cạnh là phương pháp lập trình phát triển tư duy tách
biệt các mối quan tâm khác nhau thành các mô đun khác nhau. Ở đây, một mối quan
tâm thường không phải một chức năng nghiệp vụ cụ thể và có thể đóng gói mà là một
khía cạnh (thuộc tính) chung mà nhiều mô đun phần mềm trong cùng hệ thống nên có,
ví dụ lưu vết thao tác và lỗi (error logging).
Với AOP, chúng ta có thể cài đặt các mối quan tâm chung cắt ngang hệ thống bằng các
mô
đun đặc biệt gọi là aspect thay vì dàn trải chúng trên các mô đun nghiệp vụ liên
quan. Các aspect sau đó được tự kết hợp với các mô đun nghiệp vụ khác bằng quá
trình gọi là đan (weaving) bằng bộ biên dịch đặc biệt.

AspectJ là một công cụ AOP cho ngôn ngữ lập trình Java. Trình biên dịch AspectJ sẽ
đan xen chương trình Java chính với các aspect thành các tập tin bytecode chạy trên
máy ảo Java.
TỔNG KẾT CHƯƠNG 1
Nội dung chương 1 đã trình bày các vấn đề tổng quan liên quan đến phươ
ng pháp tiếp
cận hướng đối tượng trong lập trình:
Chương 1: Tổng quan về lập trình hướng đối tượng
Biên soạn : Bùi Công Giao 8
 Các phương pháp tiếp cận truyền thống: lập trình tuyến tính và lập trình cấu
trúc.
 Phương pháp tiếp cận hướng đối tượng với các đặc trưng cơ bản: đóng gói dữ
liệu, tính đa hình và sử dụng lại mã nguồn.
 Lập trình hướng đối tượng trên nền tảng là trừu tượng hoá là cơ sở lập trình
hiện đại.
 Hiện nay, lập trình h
ướng thành phần, lập trình hướng agent và lập trình hướng
aspect tiến hoá từ lập trình hướng đối tượng đang là xu hướng phát triển mạnh mẽ.
 BÀI TẬP
1. Vẽ một sơ đồ phân cấp lớp cho các lớp sau đây: táo, chuối, thịt bò, nước giải khát,
phó mát, thứ có thể ăn uống, sản phẩm bơ sửa, đồ ăn, trái cây, đậu xanh, thịt, sửa, thịt
heo, rau muống, rau.
2. Những đặc điểm nào của tivi mà chúng cần thiết để được trừu tượng từ góc nhìn
của
 Một khách hàng?
 Một kỹ s
ư thiết kế?
 Người bán?
 Nhà sản xuất?
3. Chọn một bài toán mà bạn muốn mô hình hoá từ cách tiếp cận hướng đối tượng.

Bạn nên chọn các lĩnh vực mà bạn quan tâm hay bạn thường gặp trong công việc hàng
ngày. Giả sử bạn sẽ viết một chương trình để tự động vài chức năng của bài toán. Đầu
tiên viết một trang giấy mô tả yêu cầu của chương trình. Đoạn văn đầu tiên mô tả tổng
quát hệ thống d
ự định. Kế đến nêu rõ yêu cầu chức năng mà người sử dụng bình
thường mô tả hệ thống, tránh dùng các từ kỹ thuật như, “Hệ thống này phải chạy trên
môi trường Windows NT, và dùng giao thức TCP/IP để . . .”
Chương 2: Cơ bản ngôn ngữ lập trình Java
Biên soạn : Bùi Công Giao 9
Chương 2. Cơ bản ngôn ngữ lập trình Java

Trước khi tìm hiểu ngôn ngữ Java người đọc cần biết về lịch sử hình thành ngôn ngữ
lập trình này.
Java được khởi đầu bởi James Gosling và bạn đồng nghiệp ở Sun Microsystems năm
1991. Ban đầu ngôn ngữ này được gọi là Oak (có nghĩa là cây sồi; do bên ngoài cơ
quan của ông Gosling có trồng nhiều loại cây này), họ dự định ngôn ngữ đó thay cho
C++. Java được sử dụng chủ yếu trên môi trường mạng, Internet và lập trình Game
trên thiết bị di
động. Không nên lẫn lộn Java với JavaScript, hai ngôn ngữ đó chỉ giống
tên và loại cú pháp như C. Công ty Sun Microsystems đang giữ bản quyền và phát
triển Java thường xuyên.
Java được tìm hiểu trong chương này như sau:
 Kiến trúc tổng quát một chương trình xây dựng trên Java
 Các toán tử và các CTDL cơ bản trên Java
 Các cấu trúc lệnh của Java
2.1 Đặc trưng của ngôn ngữ Java
Java có những đặc trưng cơ bản sau:
 Đơn giản
 Hướng đối tượng
 Độc lập phần cứng và hệ điều hành

 Mạnh mẽ
 Bảo mật
 Phân tán
 Đa luồng
 Linh động
Đơn giản
Những người thiết kế mong muốn phát triển một ngôn ngữ dễ học và quen thuộc với
đa s
ố người lập trình. Do vậy Java loại bỏ các đặc trưng phức tạp của C và C++ như:
 Loại bỏ thao tác con trỏ, thao tác định nghĩa chồng toán tử (operator
overloading)…
 Không cho phép đa kế thừa (multi-inheritance) mà sử dụng các giao diện
(interface)
 Không sử dụng lệnh goto cũng như file header (.h).
 Loại bỏ cấu trúc struct và union.
Chương 2: Cơ bản ngôn ngữ lập trình Java
Biên soạn : Bùi Công Giao 10
Hướng đối tượng
Java là ngôn ngữ lập trình hoàn toàn hướng đối tượng:
 Mọi thực thể trong hệ thống đều được coi là một đối tượng, tức là một thể hiện
cụ thể của một lớp xác định.
 Tất cả các chương trình đều phải nằm trong một lớp nhất định.
 Không thể dùng Java để viết một chức năng mà không thuộ
c vào bất kỳ một lớp
nào. Tức là Java không cho phép định nghĩa dữ liệu và hàm tự do trong chương
trình.

Hình 2.1 Cách biên dịch truyền thống
Độc lập phần cứng và hệ điều hành
Đối với các ngôn ngữ lập trình truyền thống như C/C++, phương pháp biên dịch được

thực hiện như sau (Hình 2.1): với mỗi một nền phần cứng khác nhau, có một trình biên
dịch khác nhau để biên dịch mã nguồn chương trình cho phù hợp với nền phần cứng
// Chương trình C
#include <stdio.h>
main() {
printf(“Hello!”);
}
Mã nguồn viết trên
C phụ thuộc môi
trường hoạt động.
Trình biên dịch
C cho Solaris
Trình biên dịch
C cho Windows
Trình biên dịch
C cho Linux
Phiên bản Solaris Phiên bản Windows Phiên bản Linux
… tạo ra
Mã nhị phân phụ
thuộc môi
trường hoạt
động.
Chương 2: Cơ bản ngôn ngữ lập trình Java
Biên soạn : Bùi Công Giao 11
ấy. Do vậy, khi chạy trên một nền phần cứng khác, bắt buộc phải biên dịch lại mã
nguồn.

Hình 2.2 Dịch chương trình Java
Đối các chương trình viết bằng Java, trình biên dịch javac sẽ biên dịch mã nguồn thành
dạng mã bytecode. Sau đó, khi chạy chương trình trên các nền phần cứng khác nhau,

máy ảo Java (JVM) dùng trình thông dịch Java để chuyển mã bytecode thành dạng
chạy được trên các môi trường tương ứng. Do vậy, khi thay đổi môi trường (phần cứng
hoặc hệ điều hành), không phải biên dịch lại mã bytecode. Hình 2.2 minh hoạ quá
trình biên dịch mã nguồn Java.
Máy ảo Java là một chương trình đặc bi
ệt để thông dịch và thực hiện mã nguồn Java.
Khi chương trình Java chạy nó sẽ nằm dưới sự quản lý của máy ảo này, và máy ảo thì
chịu sự quản lý của hệ điều hành của một loại máy tính cụ thể. Máo ảo sẽ thông dịch
mã bytecode thành ngôn ngữ máy mà máy tính có thể hiểu được. Như vậy sẽ có nhiều
máy ảo Java cho từng môi trường cụ thể. Hình 2.3 minh hoạ quá trình thực thi của mã
nguồn Java.
// Chương trình Java
public class Hello {
public static void main( String[ ] args) {
System.out.println(“Hello!”);
}
}

Mã nguồn Java độc
lập môi trường hoạt
động.
Trình biên dịch
Java cho Solaris
Trình biên dịch
Java cho Windows
Trình biên dịch
Java cho Linux
Mã bytecode độc lập
môi trường hoạt động.
… tạo ra

Chương 2: Cơ bản ngôn ngữ lập trình Java
Biên soạn : Bùi Công Giao 12
Do chương trình Java phải chạy dưới máy ảo nên tốc độ thực hiện của nó hợi chậm
hơn các chương trình được biên dịch và chạy trực tiếp trên hệ điều hành. Tuy nhiên tốc
độ máy tính ngày càng cao thì sự chênh lệch về tốc độ không đáng kể.
Khi chuyển mã bytecode từ môi trường này sang môi trường khác như từ Windows
sang Linux thì ta không cần phải biên dịch lại chương trình. Hình 2.4 minh hoạ điều
này.


Hình 2.3 Máy ảo Java thực hiện mã bytecode độc lập môi trường hoạt động
Mạnh mẽ
Java là ngôn ngữ yêu cầu chặt chẽ về kiểu dữ liệu:
 Kiểu dữ liệu phải được khai báo tường minh.
 Java không sử dụng con trỏ và các phép toán con trỏ.
 Java kiểm tra việc truy nhập đến mảng, chuỗi khi thực thi để đảm bảo rằng các
truy nhập đó không ra ngoài giới hạn kích th
ước mảng.
 Quá trình cấp phát, giải phóng bộ nhớ cho biến được thực hiện tự động, nhờ
dịch vụ thu rác những đối tượng không còn sử dụng nữa.
Mã nhị phân đã được
biên dịch viết bằng C hay
C++ chạy trực tiếp trên
một kiến trúc phần cứng
cụ thể (dưới sự quản lý
của hệ điều hành)
Máy ảo Java chạy
trên một kiến trúc
phần cứng cụ thể
(dưới sự quản lý của

h
ệ
điều hành
)
Mã bytecode độc lập môi
trường hoạt động chạy dưới
sự quản lý của máy ảo