Learning::การเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุ

ใครไม่เข้าใจแนวคิดเกี่ยวกับเรื่องการเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุลองอ่านบทความนี้ แล้วอะไรอะไรจะดีขึ้น

การเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุ
จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ไปที่: ป้ายบอกทาง, ค้นหา
การเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุ (Object-oriented programming, OOP) คือหนึ่งในรูปแบบการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ที่ให้ความสำคัญกับ วัตถุ ซึ่งสามารถนำมาประกอบกันและนำมาทำงานรวมกันได้ โดยการแลกเปลี่ยนข่าวสารเพื่อนำมาประมวลผลและส่งข่าวสารที่ได้ไปให้ วัตถุ อื่นๆที่เกี่ยวข้องเพื่อให้ทำงานต่อไป

แนวคิดการเขียนโปรแกรมแบบดังเดิมมักนิยมใช้ การเขียนโปรแกรมเชิงกระบวนการ (Procedural Programming) ซึ่งให้ความสำคัญกับขั้นตอนกระบวนการที่ทำ โดยแบ่งโปรแกรมออกเป็นส่วนๆตามลำดับขั้นตอนการทำงาน แต่แนวคิดการเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุนั้นให้ความสำคัญกับ ข้อมูล(data) และ พฤติกรรม(behavior) ของวัตถุ และความสัมพันธ์กันระหว่างวัตถุกันมากกว่า

ตัวอย่างตู้ขายเครื่องดื่มอัตโนมัติ


วิธีการคิดแบบการเขียนโปรแกรมเชิงกระบวนการ
เมื่อมีการหยอดเหรียญเข้าตู้:

ตรวจสอบจำนวนเหรียญและชนิดของเหรียญ
แสดงผลชนิดของน้ำที่สามารถเลือกซื้อได้
ตรวจสอบจำนวนน้ำกระป๋องที่มีอยู่ในตู้
รับผลการเลือกชนิดน้ำ
ส่งน้ำที่เลือกออกมาจากช่อง
จัดเก็บเงินเข้าระบบ
หากมีเงินทอน ให้ทอนเงินที่เหลือ ที่ช่องรับเงินทอน

วิธีการคิดแบบการเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุ
ตู้ขายเครื่องดื่มอัตโนมัติ ประกอบด้วยส่วนประกอบต่างๆได้แก่ หน่วยตรวจสอบและจัดการเรื่องเงิน หน่วยจัดการเครื่องดื่ม หน่วยแสดงผลและรอรับคำสั่ง

หน่วยตรวจสอบและจัดการเรื่องเงิน มีข้อมูลเกี่ยวกับเงินที่ได้รับ และเงินที่มีอยู่ในระบบ สามารถรับและตรวจสอบเงินที่หยอดเข้ามาได้ และถอนเงินได้
หน่วยจัดการเครื่องดื่ม มีข้อมูลชนิดของเครื่องดื่ม จำนวนเครื่องดื่ม สามารถจัดเตรียมชนิดเครื่องดื่มที่พอกับเงินที่หยอด และสามารถจ่ายเครื่องดื่มออกมาจากตู้ได้
หน่วยแสดงผลและรอรับคำสั่ง มีหน้าที่รอรับคำสั่ง และแสดงผลเงินที่หยอดเข้ามา
หมายเหตุ ตัวอย่างนี้เป็นเพียงตัวอย่างโดยสังเขป


แนวคิดที่สำคัญของการเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุ
คลาส (Class) - ประเภทของวัตถุ เป็นการกำหนดว่า วัตถุ จะประกอบไปด้วย ข้อมูล(data) หรือคุณสมบัติ(property) และ พฤติกรรม(behavior)หรือการกระทำ(method) อะไรบ้าง ซึ่ง คลาส (เช่น มนุษย์) เป็นโครงสร้างพื้นฐานของการเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุ
วัตถุ (Object) - โดยมากจะเรียกว่า อ็อบเจกต์ คือ ตัวตน(instance) ของ คลาส(เช่น นายทักษิณ, นายสนธิ) ซึ่งจะเกิดขึ้นระหว่าง run-time โดยแต่ละ อ็อบเจกต์ จะมีข้อมูลเฉพาะของตัวเอง ทำให้ อ็อบเจกต์ แต่ละ อ็อบเจกต์ ของ คลาส ซึ่งใช้ source code เดียวกันมีคุณลักษณะและคุณสมบัติที่แตกต่างกัน
Encapsulation - การปิดบังข้อมูล เป็นวิธีการกำหนดสิทธิในการเข้าถึงข้อมูล หรือการกระทำกับ อ็อบเจกต์ ของ คลาสนั้นๆ ทำให้แน่ใจได้ว่าข้อมูลของอ็อบเจกต์นั้นจะถูกเปลี่ยนแปลงแก้ไขผ่านทาง methods หรือ properties ที่อนุญาตเท่านั้น (เช่น การกำหนดตำแหน่งทางการเมือง เป็น public method ที่ผู้อื่นสามารกระทำได้ ส่วนการลาออกจากตำแหน่ง เป็น private method ที่มีแต่ อ็อบเจกต์ ของ คลาส เท่านั้นที่จะสามารถทำได้ แต่การกดดันและการขับไล่สามารถสร้าง data ที่อาจจะส่งผลเกิดการลาออกได้เช่นกัน)
Inheritance - การสืบทอดคุณสมบัติ เป็นวิธีการสร้าง คลาสย่อย ที่เรียกว่าซับคลาส (subclass) ซึ่งจะเป็นกำหนดประเภทของวัตถุให้จำเพาะเจาะจงขึ้น ซึ่ง ซับคลาส จะได้รับถ่ายทอดคุณสมบัติต่างๆมาจากคลาสหลักด้วย (เช่น คลาส มนุษย์ สืบทอดมาจาก คลาส สิ่งมีชีวิต)
Abstraction - นามธรรม เป็นการแสดงถึงคุณลักษณะและพฤติกรรมของ object เท่าที่จำเป็นต้องรับรู้และใช้งาน โดยซ่อนส่วนที่เหลือเอาไว้เพื่อไม่ให้เกิดความสับสน เช่น ตามปกติแล้ว นายทักษิณ จัดเป็นตัวตนของ คลาส มนุษย์ ซึ่งจะมีพฤติกรรม การกระทำทุกอย่างที่ตามที่กำหนดไว้ตามโครงสร้างของ คลาส มนุษย์ แต่ในบางกรณีที่นำไปใช้งาน เราไม่ต้องการให้เกิดการสับสนต่อการใช้งานหรือการจัดประเภทมากเราสามารถจัดการหรือใช้งาน อ็อบเจกต์ นายทักษิณ ให้อยู่ในรูปของสิ่งมีชิวิต ก็ได้
Polymorphism - ภาวะที่มีหลายรูปแบบ เป็นวิธีการกำหนดรูปแบบการกระทำที่เหมือนกันแต่ได้ผลที่แตกต่างกัน เช่น การเปล่งเสียง เป็น method หลักของ คลาส สิ่งมีชีวิต ซึ่งมีคลาส มนุษย์ และคลาสสุนัข เป็น ซับคลาส แต่ผลของการเปล่งเสียงของอ็อบเจกต์จากคลาสทั้งสองจะออกมาไม่เหมือนกัน

แนวทางการออกแบบและแก้ปัญหา
ความท้าทายในการออกแบบและพัฒนาโปรแกรมเชิงวัตถุมีหลายด้าน โดยแนวทางดังต่อไปนี้ เป็นแนวทางที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในการใช้เพื่อแก้ไขปัญหา


ดีไซน์แพตเทิร์น - แบบแผนและแนวทางการออกแบบ
ในการออกแบบและการพัฒนาโปรแกรมเชิงวัตถุ ได้มีการรวบรวมบันทึกวิธีการแก้ปัญหาที่ใช้ได้ผลสำหรับปัญหาที่เกิดขึ้นซ้ำๆ เสมอๆ วิธีการแก้ไขเหล่านี้สามารถนำมาใช้ได้บ่อยๆ ในสถานการณ์ที่หลากหลาย บันทึกรวบรวมนี้มีชื่อเรียกเฉพาะว่า ดีไซน์แพตเทิร์น (Design Patterns)

Design Patterns ซึ่งเป็นหนังสือที่ออกจัดจำหน่ายเมื่อปี 2538 โดยผู้แต่งร่วม 4 คนได้แก่ Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson และ John Vlissides หรือที่รู้จักในนามของ GoF (Gang of four) ถือว่าเป็น แบบแผนและแนวทางการออกแบบ ที่ได้รับความนิยมและเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางในการนำมาประยุกต์ใช้งานจริง


การเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุและฐานข้อมูล
การเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุและระบบจัดการฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ (Relational Database Management Systems) ได้ถูกใช้งานร่วมกันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน แต่เนื่องจากฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ไม่สามารถเก็บข้อมูลเชิงวัตถุได้โดยตรง จึงมีความจำเป็นที่จะต้องเชื่อมต่อเทคโนโลยีทั้งสองเข้าด้วยกัน การแก้ปัญหาสองแบบที่ได้รับความนิยมแพร่หลายคือการใช้ตัวส่งระหว่างโมเดลเชิงวัตถุและเชิงสัมพันธ์ (Object-Relational Mapping: ORM)

อีกวิธีการคือการใช้งานระบบจัดการฐานข้อมูลเชิงวัตถุ (Object-Relational Database Management Systems) แทนที่ระบบจัดการฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ แต่วิธีการนี้ก็ยังไม่ได้รับความนิยมมากนัก

โปรแกรมเชิงวัตถุและการเทียบเคียงกับโลกของความเป็นจริง
การเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุสามารถนำมาใช้จำลองการทำงานตามโลกของความเป็นจริงได้ แต่ไม่ได้เป็นที่นิยมนักเนื่องจากมีนักวิชาการจำนวนหนึ่งที่ไม่เห็นด้วยและมองว่าไม่ใช่วิธีการที่ถูกต้อง

ปัจจุบันวิธีการมาตรฐานที่ใช้ในการเทียบเคียงกับโลกของความเป็นจริง ตามแนวทางของคณิตศาสตร์คือ Circle-ellipse problem