すべてのプログラマーが知っておくべきOOPの概念と例

この記事では、オブジェクト指向プログラミングに関する基本的な概念を取り上げ、一般的に使用される用語である抽象化、カプセル化、継承、およびポリモーフィズムについて説明します。

まず、OOPは、プログラマーがオブジェクトを作成し、その操作にそのようなオブジェクトを必要とする関数内でプログラム全体でそれらを使用することを要求するプログラミング方法論です。 OOPの概念がJavaで広く使用されている理由は、セキュリティを維持しながらコードの再利用を可能にするためです。

オブジェクト指向プログラミングの4つの柱について説明する前に、オブジェクト指向言語（Java、Python、C ++）を使用するときによく耳にする一般的な用語を理解しましょう。

クラス

クラスは、特定のタイプのすべてのオブジェクトに共通する一連のプロパティを定義するオブジェクトのコレクションです。 オブジェクトを作成するための青写真とも呼ばれます。 クラスには、次のコンポーネントが含まれます。

クラス名：大文字のアルファベットで始まるクラスに付けられた名前。

修飾子：クラスの機能に基づいて、修飾子はpublic、private、またはdefaultのいずれかになります。

本文：クラスの本文には、クラスに存在するオブジェクトのすべてのコードが含まれます。 これは、変数の宣言から、オブジェクトの機能を含むコンストラクターまたはメソッドの作成にまで及ぶ可能性があります。

物体

オブジェクトはクラスのインスタンスとして定義され、実際のエンティティが含まれています。 たとえば、Animalsというクラスの場合、そのオブジェクトは猫、犬、象などになります。 各オブジェクトには、独自のID、属性、および動作があります。 以下のコードは、Java言語でプログラミングする際のクラス、オブジェクト、およびメソッドの使用を示しています。

メソッド

メソッドはクラス内で定義され、特定の機能を実行するために使用されます。 メソッドには、入力パラメーターが含まれる場合と含まれない場合があります。 以下のコードは、Java言語でプログラミングする際のクラス、オブジェクト、およびメソッドの使用を示しています。

上記のコードでは、Playerはクラスに付けられた名前ですが、runsはBatsmanメソッドで渡されるパラメーターであり、myobjというオブジェクトを介して呼び出されたときに彼がスコアリングしたランを返します。

アクセス修飾子

Javaのアクセス修飾子は、メソッド、コンストラクター、またはクラスのアクセシビリティーまたはエクステントを定義します。 アクセス修飾子の4つのタイプは次のとおりです。

1. パブリック：クラス内に記述されたコードは、他のクラスからアクセスできます。
2. プライベート：記述されたコードは、その特定のクラス内でのみアクセス可能です。
3. デフォルト：記述されたコードは、同じパッケージ内でアクセス可能です。
4. 保護：コードは、パッケージ内およびサブクラスを介してアクセスできます。 子クラスがない場合、コードにアクセスできません。

それでは、先に進んで、オブジェクト指向プログラミングの核心について話しましょう。

継承

継承という用語は、あるクラスのプロパティを別のクラスに継承することを指します。 プロパティは、親クラスの属性とメソッドを参照します。 親クラスは、プロパティを他のクラスに継承する必要があるクラスです。 親クラスのプロパティを継承するクラスは、子クラスまたはサブクラスと呼ばれます。 親クラスのプロパティを子クラスに継承するには、 extendsというキーワードを使用します。

上記の例では、スポンサーは親クラスであり、所有者がその属性です。 親クラスのスポンサーを継承するTeamというサブクラスを作成しました。 親クラスのプロパティにアクセスできるTeamのオブジェクトを作成しました。 上記のコードの出力は次のとおりです。

ポリモーフィズム

名前が示すように-ポリモーフィズムは、変数または関数が複数の形式で存在する能力です。 ポリモーフィズムにより、プログラマーは同じ変数または関数を使用してさまざまなタスクを実行できます。 ポリモーフィズムの実際の例は、オープングラウンドを検討することです。現在、このグラウンドはスポーツをするために使用できます。

また、結婚式やコンサートの開催にも使用できます。 最後に、同じ地面を駐車車両に使用できます。 このことから、1つの変数は、その使用法に応じて複数の実装を持つことができると推測できます。

私たちが通常遭遇するポリモーフィズムは、メソッドのオーバーロードとメソッドのオーバーライドという2つの用語に出くわします。

メソッドのオーバーロードでは、単一のメソッドをさまざまな方法で使用して、さまざまな機能を実行できます。 メソッドの名前は同じですが、入力として異なるパラメーターを使用できます。

メソッドのオーバーライドでは、親クラスのメソッドを子クラスでオーバーライドできます。 これにより、親クラスと子クラスによって呼び出された場合、同じメソッドのパフォーマンスが異なる可能性があります。

多型の例を以下に示します。

この例では、同じ方法を使用して複数のタスクを実行できます。 同じ方法で、Birdで使用した場合のVoiceは「TurrTurr」を出力し、Duckで使用した場合は「QuackQuack」を出力します。 出力のスナップショットを以下に示します-

抽象化

抽象化とは、特定のデータをユーザーから隠し、必要な情報のみをユーザーに表示するプロセスです。 たとえば、車を運転している間は、内部の機能やメカニズムについては気にしません。 私たちに示されているのは、車が運転されている速度と利用可能なガソリンのリットルです。 他のすべての周辺化されたデータは、ドライバーに表示されません。

abstractキーワードは、抽象化を実行する際のメソッドとクラスに使用されます。 抽象クラスの場合、オブジェクトを作成することはできませんが、抽象メソッドに本体を含めることはできません。 2つのルールのいずれかに違反した場合、出力はエラーを生成します。

ここでは、メインクラスのBirdから継承されたサブクラスのDuckのオブジェクトを作成しました。 出力を以下に示します。

カプセル化

カプセル化は、コードとデータを1つのユニットにバインドするプロセスです。 ここで、クラスの変数は（キーワードprivateを使用して）他のクラスから隠されていますが、メンバー関数を介してのみアクセスできます。 セッター関数とゲッター関数は、抽象クラスのプライベート変数にアクセスするために使用されます。

これまで、Javaを使用したオブジェクト指向プログラミングに関連するすべてのものをカバーしてきました。 結論を出す前に、OOPの概念の利点のいくつかを見てみましょう。

1. コードは簡単に再利用できるため、コードの開発にかかる時間とコストを大幅に節約できます。
2. これは、コードを適切に構造化された方法で設計するのに役立ち、新しいプログラマーがコードを理解するために長い時間を費やす必要がなくなります。
3. ユーザーがコードを効率的に記述できるようにするだけでなく、セキュリティが損なわれないようにします。

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結論

結論として、このブログでは、OOPの基本的な概念について説明しました。 これらの概念は、業界やその他のアプリケーションで広く使用されています。 熟練したプログラマーになるためには、これらの概念をしっかりと理解している必要があります。 今後のブログでは、このドメインの専門知識を開発するのに役立つ他のいくつかの重要なプログラミングの概念を明らかにします。

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