POO : les bases de la programmation orientée objet

Qu’est-ce que la programmation orientée objet (POO) ?

La programmation orientée objet (POO) est un modèle de programmation informatique qui organise la conception des logiciels autour des données (objets) plutôt que de se concentrer sur les fonctions et la logique. L’idée principale de la POO est de mettre en œuvre des entités du monde réel dans le code, ce qui permet à des concepts tels que l’héritage et le polymorphisme d’exister.

L’objectif premier de la POO est de fusionner les données et les fonctions qui les exploitent, en empêchant d’autres parties du code d’accéder directement à ces informations.

Ce type de programmation crée un paradigme qui reflète les structures et les systèmes du monde, ce qui l’aide à représenter des systèmes complexes.

Qu’est-ce qu’un objet ?

Les objets sont un élément fondamental de la POO. Un objet est un champ de données doté d’attributs et de comportements uniques. Les objets peuvent représenter des entités ou des processus du monde réel, comme un client ou un panier d’achat dans un système de commerce électronique.

Cet article explique pourquoi la POO est importante, ses avantages et ses inconvénients, ainsi que les langages POO courants. 

Pourquoi la POO est-elle importante et quand est-elle utilisée ?

La programmation orientée objet est un modèle fondamental pour la création de logiciels de grande envergure, complexes et régulièrement mis à jour ou maintenus. En divisant les complexités en groupes plus petits, les ingénieurs peuvent collaborer simultanément sur différentes parties d’un système. Ce modèle est évolutif et efficace, ce qui facilite la maintenance des projets après leur lancement.

La POO est utilisée dans les domaines suivants :

• Fabrication

• Programmes de conception 

• Systèmes bureautiques

• Jeux vidéo

• Simulation et modélisation

• Applications mobiles

Piliers et principes clés de la programmation orientée objet

La POO repose sur quatre piliers : l’abstraction des données, l’encapsulation, l’héritage et le polymorphisme. 

 

Abstraction des données

L’abstraction des données est un élément essentiel de la programmation orientée objet. Elle ne fournit que les informations essentielles au monde extérieur tout en masquant les détails de fond ou la mise en œuvre. Cela permet de simplifier l’objet et sa tâche.

Exemple : un conducteur sait qu’appuyer sur l’accélérateur augmente la vitesse, mais n’a pas besoin de connaître les mécanismes internes du moteur de la voiture. Le fait d’inclure uniquement les données critiques nécessaires à l’exécution d’une tâche par l’objet facilitera les modifications et ajouts futurs.

Encapsulation

L’encapsulation explique le regroupement des données dans une seule unité. C’est le mécanisme qui lie le code et les données qu’il manipule.

Les variables ou les données d’une classe sont cachées aux autres classes et ne sont accessibles qu’à travers les fonctions membres de leur propre classe. C’est ce qu’on appelle le masquage de données.

Il offre une sécurité accrue et permet d’éviter la corruption involontaire des données.

Exemple : un responsable financier a besoin de données relatives aux ventes pour rédiger un rapport. Il doit contacter un membre de l’organisation commerciale pour accéder à ces informations depuis le système de gestion de la relation client plutôt que d’y accéder directement lui-même. 

Héritage

Ce pilier fait référence à la capacité d’une classe à dériver des propriétés et des caractéristiques d’une autre classe. L’héritage permet la réutilisation du code, car les propriétés et les fonctions peuvent être héritées plutôt qu’écrites à plusieurs reprises, ce qui réduit la redondance et fait gagner du temps.

Exemple : un employé peut hériter de variables et de caractéristiques d’une personne ordinaire.

Polymorphisme

Le polymorphisme signifie « avoir plusieurs formes ». Il explique qu’un même objet puisse avoir plusieurs fonctions selon le contexte. 

Le polymorphisme permet à un appel de méthode unique de produire un résultat différent en fonction de l’objet sur lequel il agit. Il permet à une fonction de travailler avec une interface spécifique, manipulant uniformément des entités de différentes classes.

Exemple : une même personne peut être à la fois père, mari et employé, et présenter des comportements différents dans des contextes différents. Si vous avez des objets cercle et carré, ils pourraient appartenir à une classe forme, avec une méthode dessiner qui peut être appelée pour les deux.

Les autres principes clés de la POO sont : classe, objet, liaison dynamique et passage de messages.

Objet

Un objet est l’unité de base de la programmation orientée objet. Il représente des entités réelles ou abstraites et constitue une instance d’une classe. La mémoire ne peut être allouée que lorsqu’un objet est créé.

Les objets interagissent en envoyant et en recevant des messages, ne devant connaître que le type de message accepté et la réponse renvoyée, et non les détails internes de chacun.

Exemple : un chien est un objet de la vie réelle avec des caractéristiques telles que la couleur et la race, et des comportements comme aboyer, dormir et manger.

Classe

Comme pour l’héritage, les objets sont organisés en catégories appelées classes. Une classe sert de modèle aux objets individuels, en définissant un ensemble de propriétés ou de méthodes communes à tous les objets de ce type. Elle se compose de membres de données (variables et attributs) et de fonctions membres (méthodes).

Exemple : une classe voiture peut définir des propriétés telles que quatre roues, vitesse maximale et autonomie.

Liaison dynamique

La liaison dynamique est le mécanisme par lequel le code à exécuter pour un appel de fonction est déterminé au moment de l’exécution. Cela signifie que le code exact associé à un appel de procédure n’est connu qu’au moment de l’appel.

La liaison dynamique fonctionne souvent avec l’héritage et le polymorphisme, ce qui permet à un objet de rechercher dans la hiérarchie de sa classe parente la version correcte de cette méthode et de l’exécuter. Cette flexibilité permet à un objet d’adopter différents comportements au moment de l’exécution.

Exemple : le véhicule est votre classe de base, et à partir de là, vous avez deux classes dérivées, voiture et moto. Les deux ont des caractéristiques communes, comme le démarrage d’un moteur pour fonctionner, mais la manière dont elles effectuent cette action est unique.

Passage de messages

Le passage de messages est utilisé en POO, où les objets interagissent en s’envoyant et en recevant des informations les uns aux autres. Il implique de spécifier le nom de l’objet, le nom de la fonction et les informations à envoyer.

Exemple : un conducteur est un objet qui interagit avec un autre objet, un véhicule.

Avantages de la POO

 

Collaboration : l’encapsulation permet aux objets d’être autonomes, ce qui simplifie le dépannage et facilite le travail collaboratif.

Gain de temps : l’héritage permet aux développeurs de réutiliser le code existant, ce qui permet de gagner du temps sur un travail fastidieux. 

Polyvalence : la POO permet d’écrire un code générique qui peut fonctionner avec un large éventail de données, ce qui évite d’avoir à écrire des fonctionnalités de base à plusieurs reprises.

Évolutivité : les fonctionnalités du système peuvent être mises en œuvre et étendues indépendamment.

Sécurité renforcée : l’encapsulation et l’abstraction protègent le code, les données et les protocoles Internet complexes.

Flexibilité : le polymorphisme permet à une seule fonction d’adapter son comportement en fonction de la classe à laquelle elle est appliquée et permet d’utiliser différents objets via une interface commune.

Maintenance simplifiée du code : des parties spécifiques d’un système peuvent être mises à jour et maintenues sans nécessiter d’ajustements significatifs de l’ensemble de la base de code.

Économies : des avantages tels que l’amélioration de la maintenance et le caractère réutilisable du code contribuent à réduire les dépenses globales de développement.

Critiques de la POO

Importance excessive accordée aux données : certains détracteurs affirment que la POO accorde trop d’importance à la composante « données » du développement logiciel, au détriment du calcul ou des algorithmes.

Complexité : le code POO peut parfois être plus difficile à rédiger au départ et peut nécessiter des temps de compilation plus longs par rapport à d’autres paradigmes de programmation. 

Fragilité : en ce qui concerne l’héritage, il peut y avoir un potentiel de classes de base fragiles.

Difficulté de visualisation : la POO a été principalement conçue pour la réutilisation et la maintenance du code, et non pour la visualisation explicite des programmes. Cela peut devenir un défi dans l’informatique moderne avec le traitement parallèle et les fils multiples.

Défis de l’abstraction et de l’isolement : les objets peuvent sembler plus clairs lorsqu’ils sont isolés, mais leur comportement peut devenir plus difficile à comprendre lorsqu’ils fonctionnent dans le contexte d’un programme plus large.

Représentation limitée des types : Alexander Stepanov a critiqué la POO pour être techniquement infondée dans la mesure où elle tente de tout faire rentrer dans un seul type, alors que parfois, des interfaces couvrant plusieurs types sont plus appropriées pour la programmation générique.

Manque de clarté : l’ensemble exact des fonctionnalités qui définissent la POO est débattu, ce qui rend difficile la classification stricte des langages comme la POO ou leur comparaison définitive avec d’autres styles de programmation.

Langages POO populaires

Langage pionnier : Simula, développé entre 1961 et 1967, est largement considéré comme le premier langage doté de fonctionnalités primaires orientées objet.

Langages POO purs : les langages qui traitent tout comme des objets, tels que Ruby, Scala, JADE et Emerald.

Conçus principalement pour la POO : les langages tels que Java, Python et C++ sont conçus pour la POO.

Autres langages avec prise en charge de la POO : de nombreux langages ont été complétés par des fonctionnalités POO ou offrent une prise en charge solide, notamment Ada, ActionScript, C#, Dart, Eiffel, Fortran 2003, Haxe, JavaScript, Kotlin, Logo, MATLAB, Objective-C, Object Pascal, Perl, PHP, R, Raku, Smalltalk, Swift, Vala et Visual Basic (.NET).

Il est important de noter que de nombreux langages de programmation avancés permettent aux développeurs de combiner différents modèles de programmation. Par exemple, JavaScript et Scala peuvent être utilisés à la fois pour la POO et la programmation fonctionnelle.

La programmation orientée objet est un excellent cadre à utiliser si vous souhaitez reproduire des exemples du monde réel. Cependant, elle peut être complexe et il est donc important d’utiliser un logiciel qui vous permettra de créer un diagramme clair et efficace du système tout en facilitant la collaboration répétitive.