Object oriented programming uitgelegd

Wat is object oriented programming (OOP)?

Object oriented programming (OOP) is een programmeermodel dat softwareontwerp organiseert rond gegevens (objecten) in plaats van zich te richten op functies en logica. Het belangrijkste idee van OOP is om echte entiteiten in code te implementeren, waardoor concepten als overname en polymorfisme mogelijk worden.

Het primaire doel van OOP is om de gegevens en de functies die daarop werken samen te voegen, zodat andere delen van de code geen directe toegang tot deze gegevens hebben.

Dit type programmeren creëert een paradigma dat de structuren en systemen van de wereld weerspiegelt, wat helpt om complexe systemen weer te geven.

Waaruit bestaat een object?

Objecten zijn een fundamenteel onderdeel van OOP. Een object is een gegevensveld met unieke eigenschappen en gedragingen. Objecten kunnen echte entiteiten of processen vertegenwoordigen, zoals een klant of een winkelwagentje in een e-commerce systeem.

In dit artikel leggen we uit waarom OOP belangrijk is, de voordelen en nadelen ervan, en welke OOP-talen vaak worden gebruikt.

Waarom is OOP belangrijk en wanneer wordt het gebruikt?

Object oriented programming is een fundamenteel model voor het bouwen van grote, complexe en actief bijgewerkte of onderhouden software. Door complexiteiten in kleinere groepen op te delen, kunnen ontwikkelaars tegelijkertijd samenwerken aan onderdelen van een systeem. Het is schaalbaar en efficiënt, waardoor het onderhouden van projecten na de lancering eenvoudiger wordt.

OOP wordt gebruikt voor:

• Productie

• Ontwerpprogramma's 

• Kantoorautomatiseringssystemen

• Videogames

• Simulatie en modellering

• Mobiele applicaties

Pijlers en belangrijkste principes van objectgeoriënteerd programmeren

Er zijn vier pijlers van OOP: data-abstractie, inkapseling, overname en polymorfisme. 

 

Gegevensabstractie

Gegevensabstractie is een essentieel onderdeel van objectgeoriënteerd programmeren. Het biedt alleen de essentiële informatie aan de buitenwereld, terwijl achtergronddetails of implementatie verborgen blijven. Dit helpt het object en zijn taak te vereenvoudigen.

Voorbeeld: Een bestuurder weet dat het indrukken van het gaspedaal de snelheid verhoogt, maar hoeft de interne motormechanismen van de auto niet te kennen. Door alleen de kritieke gegevens op te nemen die nodig zijn om het object een taak uit te laten voeren, wordt het gemakkelijker om toekomstige wijzigingen en toevoegingen aan te brengen.

Inkapseling

Inkapseling legt uit hoe gegevens in één enkele eenheid worden verpakt. Het is het mechanisme dat code en de gegevens die het manipuleert, aan elkaar bindt.

De variabelen of gegevens van een klasse zijn verborgen voor andere klassen en kunnen alleen worden benaderd via de lidfuncties van hun eigen klasse. Dit wordt ook wel data-hiding genoemd.

Het biedt verbeterde beveiliging en helpt onbedoelde gegevenscorruptie te voorkomen.

Voorbeeld: Een financieel medewerker heeft verkoopgegevens nodig voor een rapport. Hij moet contact opnemen met iemand binnen de verkoopafdeling om die informatie te raadplegen vanuit hun CRM-systeem in plaats van er zelf rechtstreeks toegang toe te hebben. 

Overname

Deze pijler verwijst naar het vermogen van een klasse om eigenschappen en kenmerken te erven van een andere klasse. Overname maakt hergebruik van code mogelijk, omdat eigenschappen en functies kunnen worden geërfd in plaats van herhaaldelijk te worden geschreven, waardoor redundantie wordt verminderd en tijd wordt bespaard.

Voorbeeld: Een werknemer kan variabelen en eigenschappen overnemen van een algemene persoon.

Polymorfisme

Polymorfisme betekent 'veelvormigheid'. Het legt uit dat hetzelfde object, afhankelijk van de context, meerdere functies kan hebben. 

Polymorfisme maakt het mogelijk dat een enkele methode-aanroep een ander resultaat oplevert, afhankelijk van het object waarop het werkt. Het stelt een functie in staat om met een specifieke interface te werken, waardoor entiteiten van verschillende klassen op een uniforme manier kunnen worden gemanipuleerd.

Voorbeeld: Eén persoon kan tegelijkertijd vader, echtgenoot en werknemer zijn, en in verschillende contexten verschillend gedrag vertonen. Als je cirkelvormige en vierkante objecten hebt, kunnen ze in een vormklasse vallen, met een tekenmethode die voor beide kan worden aangeroepen.

Andere belangrijke principes van OOP zijn: klasse, object, dynamische binding en berichtoverdracht. 

Object

Een object is de basiseenheid van objectgeoriënteerd programmeren. Het vertegenwoordigt reële of abstracte entiteiten en is een instantie van een klasse. Geheugen kan alleen worden toegewezen wanneer een object wordt gecreëerd.

Objecten wisselen berichten uit door ze te verzenden en te ontvangen. Ze hoeven alleen het type bericht dat wordt geaccepteerd en het antwoord dat wordt teruggestuurd te kennen, niet elkaars interne details.

Voorbeeld: Een hond is een levensecht object met eigenschappen zoals kleur en ras, en gedragingen zoals blaffen, slapen en eten.

Klasse

Net als bij overname worden objecten gecategoriseerd in klassen. Een klasse dient als een blauwdruk voor individuele objecten en definieert een set eigenschappen of methoden die gemeenschappelijk zijn voor alle objecten van dat type. De klasse bestaat uit dataleden (variabelen en attributen) en lidfuncties (methoden).

Voorbeeld: een autoklasse kan eigenschappen hebben zoals vier wielen, snelheidslimiet en actieradius.

Dynamische binding

Dynamische binding is het mechanisme waarmee de code die moet worden uitgevoerd voor een functieaanroep tijdens de uitvoeringstijd wordt bepaald. Dit betekent dat de exacte code die aan een procedureaanroep is gekoppeld, pas bekend is op het moment van de aanroep.

Dynamische binding werkt vaak met overname en polymorfisme, waardoor een object de hiërarchie van zijn bovenliggende klasse kan doorzoeken om de juiste versie van die methode te vinden en uit te voeren. Deze flexibiliteit stelt een object in staat om tijdens de uitvoering verschillende gedragingen aan te nemen.

Voorbeeld: Voertuig is je basisklasse, en daaruit heb je twee afgeleide klassen, auto en motorfiets. Beide hebben gedeelde kenmerken, zoals het starten van een motor om te functioneren, maar de manier waarop ze die actie uitvoeren is uniek.

Berichtoverdracht

Berichtoverdracht wordt gebruikt bij OOP, waarbij objecten met elkaar communiceren door informatie naar elkaar te sturen en te ontvangen. Dit houdt in dat je de naam van het object, de naam van de functie en de te verzenden informatie specificeert.

Voorbeeld: Een chauffeur zou een object zijn dat in wisselwerking staat met een ander object, een voertuig.

Voordelen van OOP

 

Samenwerking: Inkapseling stelt objecten in staat om zelfstandig te zijn, wat probleemoplossing vereenvoudigt en samenwerking vergemakkelijkt.

Tijdbesparend: Dankzij overname kunnen ontwikkelaars bestaande code hergebruiken, waardoor ze tijd besparen op bewerkelijke taken. 

Veelzijdig: OOP maakt het mogelijk om generieke code te schrijven die met een breed scala aan gegevens kan werken, waardoor je niet steeds opnieuw basisfunctionaliteit hoeft te schrijven.

Schaalbaar: Systeemfunctionaliteiten kunnen onafhankelijk worden geïmplementeerd en uitgebreid.

Verbeterde beveiliging: Inkapseling en abstractie beschermen complexe code, data en internetprotocollen.

Flexibel: Polymorfisme zorgt ervoor dat een enkele functie zijn gedrag kan aanpassen op basis van de klasse waarop deze wordt toegepast en maakt het mogelijk om verschillende objecten via een gemeenschappelijke interface te gebruiken.

Vereenvoudigd codeonderhoud: Specifieke onderdelen van een systeem kunnen worden bijgewerkt en onderhouden zonder dat er grote aanpassingen aan de gehele codebase nodig zijn.

Kostenbesparingen: Voordelen zoals verbeterd onderhoud en herbruikbaarheid van de code dragen bij aan lagere totale ontwikkelingskosten.

Kritiek op OOP

Te veel nadruk op data: Sommige critici zeggen dat OOP te veel nadruk legt op het gegevensonderdeel van softwareontwikkeling, waardoor berekeningen of algoritmen worden verwaarloosd. 

Complexiteit: OOP-code kan in het begin soms ingewikkelder zijn om te schrijven en kan langere compilatietijden vereisen in vergelijking met andere programmeerparadigma's. 

Kwetsbaarheid: Met betrekking tot overname kan er een mogelijkheid zijn voor kwetsbare basisklassen.

Moeite met visualiseren: OOP is in de eerste plaats ontworpen voor hergebruik en onderhoud van code, niet voor het expliciet visualiseren van programma's. Dit kan een uitdaging vormen binnen de moderne computeromgeving met parallelle verwerking en meerdere threads.

Uitdagingen op het gebied van abstractie en isolatie: Objecten lijken misschien duidelijker wanneer ze geïsoleerd zijn, maar hun gedrag kan moeilijker te begrijpen zijn wanneer ze binnen de bredere context van het programma worden gebruikt.

Beperkte typerepresentatie: Alexander Stepanov bekritiseerde OOP omdat het technisch gezien ondeugdelijk is, omdat het probeert alles in één enkel type te passen, terwijl interfaces die meerdere typen omvatten soms geschikter zijn voor generieke programmering.

Gebrek aan duidelijkheid: Er is discussie over de exacte set kenmerken die OOP definiëren, waardoor het lastig is om talen strikt als OOP te classificeren of ze definitief te vergelijken met andere programmeerstijlen.

Populaire OOP-talen

Pioniertaal: Simula, ontwikkeld tussen 1961 en 1967, wordt algemeen erkend als de eerste taal met primaire objectgeoriënteerde kenmerken.

Pure OOP-talen: Talen die alles als objecten beschouwen, zoals Ruby, Scala, JADE en Emerald.

Voornamelijk ontworpen voor OOP: Talen zoals Java, Python en C++ zijn ontworpen met OOP in gedachten.

Andere talen met OOP-ondersteuning: Veel talen zijn uitgebreid met OOP-functies of bieden sterke ondersteuning, waaronder Ada, ActionScript, C#, Dart, Eiffel, Fortran 2003, Haxe, JavaScript, Kotlin, Logo, MATLAB, Objective-C, Object Pascal, Perl, PHP, R, Raku, Smalltalk, Swift, Vala en Visual Basic (.NET).

Het is belangrijk om op te merken dat veel geavanceerde programmeertalen ontwikkelaars in staat stellen om verschillende programmeermodellen te combineren. JavaScript en Scala kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt voor zowel OOP als functioneel programmeren.

Object oriented programming is een uitstekend framework als je praktijkvoorbeelden wilt nabootsen. Het kan echter complex zijn, dus het is belangrijk om software te gebruiken waarmee je het systeem duidelijk en effectief kunt visualiseren en iteratieve samenwerking kunt bevorderen.