Conceitos de OOPS explicados para iniciantes

O papel dos programas de computador é modelar com sucesso requisitos complexos do mundo real em instruções compreensíveis por computador. Para conseguir isso, vários paradigmas de programação funcionam em diferentes filosofias. Isso inclui Programação Funcional, Programação Processual, Programação Orientada a Objetos e muito mais. Esses paradigmas diferem com base em como funcionam e, portanto, são independentes da linguagem.

Neste artigo, veremos a Programação Orientada a Objetos em profundidade. Antes de entrarmos nas complexidades do OOPS, aqui estão alguns conceitos-chave de OOPS em Java que você deve ter em mente, pois são os quatro pilares sobre os quais o OOPS funciona:

• Abstração
• Encapsulamento
• Herança
• Polimorfismo

Falaremos sobre esses conceitos OOPs em profundidade em um estágio posterior neste artigo. Mas primeiro, vamos entender o que exatamente é Programação Orientada a Objetos.

O que é Programação Orientada a Objetos?

Antes da Programação Orientada a Objetos, a Programação Funcional era o paradigma de programação dominante. Linguagens como C e COBOL seguiram esse paradigma, então os programas escritos usando essas linguagens eram uma série de instruções. Eles usavam sub-rotinas ou procedimentos para manter os códigos-fonte modulares e mais legíveis. O paradigma da Programação Funcional focava mais na lógica do que nos dados, e o programa combinaria os dados e o programa.

Linguagens de programação, como C++, C#, Java e outras, passaram para a abordagem de Programação Orientada a Objetos depois de C. OOPs priorizaram a substituição de dados por instruções simples baseadas em lógica. Em essência, um objeto é qualquer coisa que você deseja modelar em seu programa. Pode ser tudo e qualquer coisa. Se parece vago agora, continue até o final e você entenderá exatamente o que queremos dizer com isso!

O que são Classes e Objetos?

A Programação Orientada a Objetos trabalha com Classes e Objetos. Portanto, é importante entender o que esses dois termos significam e como eles diferem um do outro. Simplificando, pense em Classes como um projeto que ajuda a criar Objetos como e quando você precisar deles.

O papel das Classes é definir vários atributos e diferentes comportamentos. Assim, se fôssemos modelar um veículo em nosso programa, faríamos uma Classe para o veículo e manteríamos atributos como número de rodas, cor, modelo, idade, etc; enquanto os comportamentos seriam como iniciar, acelerar, frear e assim por diante. Como você pode ver, os atributos e comportamentos que definimos não são específicos de um veículo. Eles abrangem essencialmente os diferentes comportamentos e atributos em diferentes veículos. Dessa forma, quando você quiser instanciar um novo objeto veículo, poderá especificar os atributos por veículo em questão. Dessa forma, as Classes atuam como um modelo perfeito para criar novos objetos com os mesmos atributos e comportamentos.

Então, aqui está a aparência do nosso veículo de classe e seus diferentes atributos e comportamentos. Lembre-se de que usamos a sintaxe de Java para escrever o código, mas o paradigma de programação é de linguagem neutra.

veículo de classe pública{

string privada _color;

_model int privado;

string privada _makeYear;

string privada _fuelType;

public void start(){ }

public void acelera() {}

public void stop() {}

}

Usando a classe definida, podemos criar vários objetos com atributos diferentes, mas com comportamentos comuns. Por exemplo:

Desta forma, as Classes de Programação Orientada a Objetos podem ajudá-lo a simplificar a modelagem de comportamentos e sistemas complexos do mundo real. Todos os dados, atributos e funções são vinculados ao objeto de qualquer classe. Desta forma, elimina-se a necessidade de manter quaisquer dados globais. Esta é uma diferença importante entre as abordagens de Programação Processual e Programação Orientada a Objetos.

Com o básico estabelecido, vamos analisar os quatro pilares da Programação Orientada a Objetos em profundidade:

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Abstração

A abstração tem tudo a ver com o foco no que é feito, em vez de como a tarefa é executada. A ideia por trás da abstração é ajudar a construir módulos independentes que podem ser feitos para interagir uns com os outros sem ter qualquer outra dependência uns dos outros. Dessa forma, a manutenção de um programa também se torna mais fácil e gerenciável. Com Abstração, OOPs tentam representar apenas recursos essenciais sem entrar em como esses recursos são implementados ou como funcionam os componentes internos do sistema.

A ideia por trás de um dos conceitos OOPS mais importantes em Python é que os programadores precisam se concentrar apenas nas coisas que importam diretamente para o módulo atual. A modificação de um módulo não deve afetar diretamente outros módulos independentes. Um programador só precisa de conhecimento do módulo atual e o que ele oferece. Não há muita necessidade de entender o funcionamento do módulo para realizar o que é necessário; portanto, essas informações são abstraídas para obter melhores resultados.

Se você levar a ideia de abstração para além da programação, perceberá que a abstração, em essência, está em todo lugar. Os objetos com os quais lidamos diariamente são abstraídos de nós em vários níveis. Por exemplo, não sabemos como funciona o freio interno do nosso carro, mas nos foi fornecido um pedal para acionar os freios enquanto abstraímos o mecanismo por trás das cortinas. Dessa forma, você não precisa se preocupar com o funcionamento; você só precisa pressionar o pedal.

Encapsulamento

O conceito de encapsulamento está intimamente ligado ao conceito anterior de abstração. O encapsulamento é, em essência, fornecer a solução para um problema sem exigir que o usuário final entenda totalmente o domínio do problema. Para fazer isso, o encapsulamento une todos os dados e comportamentos como uma única unidade. Dessa forma, o usuário final é impedido de saber sobre os elementos internos onde quer que a abstração seja implementada.

O usuário não pode acessar os dados diretamente e usa funções expostas para acessar os dados como e quando necessário. Ao ocultar os componentes internos do objeto, o paradigma de programação OOPS protege a integridade dos módulos e não permite que os usuários definam os dados internos em um estado inconsistente. Se não for feito, isso pode causar muitos problemas a longo prazo. Assim, desta forma, o encapsulamento é mais sobre expor a complexidade de uma maneira à prova de falhas e menos sobre esconder completamente a complexidade.

Herança

A herança é outro recurso poderoso do paradigma da Programação Orientada a Objetos. O papel da herança é organizar e organizar as classes de forma eficiente e rápida em uma hierarquia para permitir que essas classes herdem o comportamento e os atributos das classes que estão acima na hierarquia. Em essência, a herança pode ser entendida como um “é um relacionamento”, que é muito semelhante a como falamos sobre as coisas no mundo real.

Por exemplo, dizemos que “um papagaio é um pássaro”. Isso significa que um papagaio é um objeto da classe pássaro e, portanto, herda alguns atributos e comportamentos da classe mais ampla. No entanto, isso não será correto se dissermos que um banco é uma conta bancária. É assim que a hierarquia na herança funciona e permite definir comportamentos e implementações que podem ser posteriormente especializadas para classes especializadas. Lembre-se de que a herança não funciona de trás para frente. Portanto, a classe pai nunca herdará nada da classe filha. No entanto, as classes filhas herdam atributos e comportamentos das classes pai, dependendo da natureza desses atributos e comportamentos (públicos ou privados). A herança é uma maneira de reutilizar seu programa e pode ajudá-lo a tornar todo o seu código-fonte mais curto e muito mais compreensível. Mas você deve se lembrar de que não deve adicionar níveis após níveis de herança se não for necessário.

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Polimorfismo

O polimorfismo é um dos muitos conceitos OOPS importantes em Python e Java, que essencialmente cuida de muitas diferentes implementações possíveis de quaisquer unidades executáveis ​​e todas as diferenças sutis que ocorrem em segundo plano sem deixar o usuário ciente dessas alterações. O polimorfismo torna mais fácil para os programas de computador serem estendidos com objetos especializados sem nenhuma dificuldade.

Por exemplo, se você deseja escrever um texto no papel, pode usar uma caneta, um marcador, um giz de cera ou até mesmo um lápis. Tudo o que você precisa é de algo que caiba na sua mão e o ajude a fazer símbolos ao pressioná-lo contra um papel. Portanto, o ato de escrever o ajudará a fazer símbolos no papel, enquanto o instrumento necessário depende de sua escolha.

Nesse sentido, a herança é uma forma de o programa atingir o polimorfismo, em que a implementação personalizada do método substitui o comportamento definido na classe herdada. Esse processo também é conhecido como polimorfismo em tempo de execução ou substituição de método. Existe outra forma de polimorfismo, também conhecida como sobrecarga de método. Nisso, a herança não entra em cena. Na sobrecarga de método, o nome do método é mantido o mesmo, enquanto os argumentos no método diferem com base em qual tarefa deve ser executada.

Para concluir

Com isso, chegamos ao fim de nossa discussão sobre os conceitos OOPS em Java . As coisas discutidas até agora estabelecem toda a base necessária para começar com a Programação Orientada a Objetos sem se preocupar com nada. Você deve implementar a discussão e experimentar as coisas na prática; afinal, programar é praticar e perseverar.

O conhecimento de OOPS também o ajudará em sua jornada de ciência de dados, pois você usará linguagens como Python, que depende do paradigma OOPS. Data Science é um campo em expansão e não faltam oportunidades para pessoas com as habilidades e conhecimentos certos. Confira nosso MS in Data Science pela upGrad, em colaboração com a University of Arizona, e tenha a chance de aprender com especialistas do setor ao lado de uma forte rede de ex-alunos que o ajudarão ao longo de sua carreira.