Концепция объектно-ориентированного программирования (ООП) появилась более сорока лет назад, как развитие идей процедурного программирования. Идеология процедурного программирования, на мой взгляд, ничего особенного собой не представляет: все программы представлены набором процедур и функций, в то время как сами процедуры и функции – это последовательности операторов, выполняя которые модифицирует значения переменных в памяти. Основная программа в процедурном программировании также является процедурой (функцией), в теле которой могут быть вызовы других процедур и функций – подпрограмм. Суть процедурного программирования проста: данные отдельно, поведение отдельно. То (какие конструкции в него входят), я постарался собрать в отдельном разделе. Разделение кода на подпрограммы, во-первых, позволяет , а во-вторых, .
Идеология объектно-ориентированного программирования, как следует из самого названия, строится вокруг понятия объект. Объект объединяет в себе и данные и поведение. Объект – это любая сущность, с которой имеет дело программа, а именно: объекты предметной области, моделируемые программой; ресурсы операционной системы; сетевые протоколы и многое другое. По сути, объект – это та же , но дополненная процедурами и функциями, управляющими элементами этой структуры. К примеру, в процедурном языке программирования отдельно была бы создана переменная для хранения имени файла и отдельно – для хранения его дескриптора (уникальный идентификатор ресурса в операционной системе), а также ряд процедур работы с файлом: открыть файл, прочитать данные из файла и закрыть файл. Все бы эти процедуры, помимо обычных параметров и переменных для хранения результата, обязаны были бы принимать тот самый дескриптор, чтобы понять, о каком именно файле идет речь. В объектно-ориентированном языке для этих же целей был бы описан объект-файл, который также бы хранил внутри себя имя и дескриптор и предоставлял бы пользователю процедуры для открытия, чтения и закрытия себя самого (файла, ассоциированного с конкретным объектом). Разница была бы в том, что дескриптор был бы скрыт от остальной части программы, создавался бы в коде процедуры открытия файла и использовался бы неявно только самим объектом. Таким образом, пользователю объекта (программному коду внешней по отношению к объекту программы) не нужно было бы передавать дескриптор каждый раз в параметрах процедур. Объект – это комплект данных и методов работы с этими данными, часть из которых может быть скрыта от окружающего его мира, к которой и относятся детали реализации. Более подробно о терминологии объектно-ориентированного программирования будет рассказано далее.
Объектом в объектно-ориентированном языке программирования является практически все, за исключением операторов: и являются объектами, и описание ошибки является объектом и, наконец, основная программа также является объектом. Осталось понять, что такое объект с точки зрения самой программы, как он создается и используется. Вторым основополагающим понятием ООП является класс. Класс – это тот самый новый в сравнении с процедурным программированием тип данных, экземпляры которого и называются объектами. Класс, как уже было сказано, похож на составной тип данных или структуру, но дополненный процедурами и функциями (методами) для работы со своими данными. Теперь самое время описать основные термины объектно-ориентированного программирования.
Терминология объектно-ориентированного программированияПеред тем, как перейти к описанию преимуществ, которые дает ООП разработчикам программного обеспечения в процессе , и программных продуктов необходимо познакомиться с наиболее часто встречающимися терминами в этом области.
Класс – тип данных, описывающий структуру и поведение объектов.
Объект – экземпляр класса.
Поле – элемент данных класса: переменная элементарного типа, структура или другой класс, являющийся частью класса.
Состояние объекта – набор текущих значений полей объекта.
Метод – процедура или функция, выполняющаяся в контексте объекта, для которого она вызывается. Методы могут изменять состояние текущего объекта или состояния объектов, передаваемых им в качества параметров.
Свойство – специальный вид методов, предназначенный для модификации отдельных полей объекта. Имена свойств обычно совпадают с именами соответствующих полей. Внешне работа со свойствами выглядит точно так же, как работа с полями структуры или класса, но на самом деле перед тем, как вернуть или присвоить новое значение полю может быть выполнен программный код, осуществляющий разного рода проверки, к примеру, проверку на допустимость нового значения.
Член класса – поля, методы и свойства класса.
Модификатор доступа – дополнительная характеристика членов класса, определяющая, имеется ли к ним доступ из внешней программы, или же они используются исключительно в границах класса и скрыты от окружающего мира. Модификаторы доступа разделяют все элементы класса на детали реализации и открытый или частично открытый интерфейс.
Конструктор – специальный метод, выполняемый сразу же после создания экземпляра класса. Конструктор инициализирует поля объекта – приводит объект в начальное состояние. Конструкторы могут быть как с параметрами, так и без. Конструктор без параметров называют конструктором по умолчанию, который может быть только один. Имя метода конструктора, чаще всего, совпадает с именем самого класса.
Деструктор – специальный метод, вызываемый средой исполнения программы в момент, когда объект удаляется из оперативной памяти. Деструктор используется в тех случаях, когда в состав класса входят ресурсы, требующие явного освобождения (файлы, соединения с базами данных, сетевые соединения и т.п.)
Интерфейс – набор методов и свойств объекта, находящихся в открытом доступе и призванных решать определенный круг задач, к примеру, интерфейс формирования графического представления объекта на экране или интерфейс сохранения состояния объекта в файле или базе данных.
Статический член – любой элемент класса, который может быть использован без создания соответствующего объекта. К примеру, если метод класса не использует ни одного поля, а работает исключительно с переданными ему параметрами, то ничто не мешает его использовать в контексте всего класса, не создавая отдельных его экземпляров. Константы в контексте класса обычно всегда являются статическими его членами.
На этом с терминологией ООП далеко еще не все, но остальные понятия, связанные с этой парадигмой будут рассмотрены в следующем разделе.
Преимущества объектно-ориентированного программированияТеперь поговорим о свойствах, которые приобретает программа при использовании объектно-ориентированного подхода к ее проектированию и кодированию. Как мне кажется, большинство этих свойств являются преимуществами ООП, но есть на этот счет и другие мнения…
Инкапсуляция обозначает сокрытие деталей реализации классов средствами награждения отдельных его членов соответствующими модификаторами доступа. Таким образом, вся функциональность объекта, нацеленная на взаимодействие с другими объектами программы группируется в открытый интерфейс, а детали тщательно скрываются внутри, что избавляет основной код бизнес-логики от ненужных ему вещей. Инкапсуляция повышает надежность работы программного кода, поскольку гарантирует, что определенные данные не могут быть изменены за пределами содержащего их класса.
Наследование . Краеугольный камень ООП. В объектно-ориентированном программировании есть возможность наследовать структуру и поведение класса от другого класса. Класс, от которого наследуют, называется базовым или суперклассом, а класс, который получается вследствие наследования – производным или просто потомком. Любой класс может выступать как в роли суперкласса, так и в роли потомка. Связи наследования классов образуют иерархию классов. Множественным наследованием называют определение производного класса сразу от нескольких суперклассов. Не все объектно-ориентированные языки программирования поддерживают множественное наследование. Наследование – это эффективный способ выделения многократно используемых фрагментов кода, но у него есть и минусы, о которых будет рассказано далее.
Абстрагирование . Возможность объединять классы в отдельные группы, выделяя общие, значимые для них всех характеристики (общие поля и общее поведение). Собственно, абстрагирование и есть следствие наследования: базовые классы не всегда имеют свою проекцию на объекты реального мира, а создаются исключительно с целью выделить общие черты целой группы объектов. К примеру, объект мебель – это базовое понятие для стола, стула и дивана, всех их объединяет то, что это движимое имущество, часть интерьера помещений, и они могут быть выполнены для дома или офиса, а также относиться к “эконом” или “премиум” классу. В ООП есть для этого отдельное понятие абстрактный класс – класс, объекты которого создавать запрещено, но можно использовать в качестве базового класса. Наследование и абстрагирование позволяют описывать структуры данных программы и связи между ними точно так же, как выглядят соответствующие им объекты в рассматриваемой .
Пример диаграммы классов, построенной путем абстрагирования, в ходе анализа видов существующих транспортных средств приведен на следующем рисунке. На верхних уровнях иерархии наследования находятся абстрактные классы, объединяющие транспортные средства по наиболее значимым характеристикам.
Диаграмма классов или иерархия наследования "Транспортные средства". Белые квадраты обозначают абстрактные классы.
Полиморфизм . Еще одно свойство, которое является следствием наследования. Дело в том, что объектно-ориентированные языки программирования позволяют работать с набором объектов из одной иерархии точно так же, как если бы все они были объектами их базового класса. Если вернуться к примеру про мебель, то можно предположить, что в контексте создания информационной системы для мебельного магазина в базовый класс для всех видов мебели разумно добавить общий для всех метод “показать характеристики”. При распечатке характеристик всех видов товара программа бы без разбору для всех объектов вызывала бы этот метод, а каждый конкретный объект уже сам бы решал, какую информацию ему предоставлять. Как это реализуется: Во-первых, в базовом классе определяют общий для всех метод с общим для всех поведением. В случае с нашим примером это будет метод, печатающий общие для любых типов мебели параметры. Во-вторых, в каждом производном классе, где это необходимо, переопределяют базовый метод (добавляют метод с тем же именем), где расширяют базовое поведение своим, например, выводят характеристики, свойственные только конкретному виду мебельной продукции. Метод в базовом классе иногда вообще не обязан содержать какой-либо код, а необходим только для того, чтобы определить имя и набор параметров – сигнатуру метода. Такие методы называют абстрактными методами, а классы, их содержащие, автоматически становятся абстрактными классами. Итак, полиморфизм – это возможность единообразного общения с объектами разных классов через определенный интерфейс. Идеология полиморфизма гласит, что для общения с объектом вам не нужно знать его тип, а нужно знать, какой интерфейс он поддерживает.
Интерфейс . В некоторых языках программирования (C#, Java) понятие интерфейса выделено явно - это не только открытые методы и свойства самого класса. Такие языки, как правило, не поддерживают множественного наследования и компенсируют это тем, что любой объект может иметь один базовый объект и реализовывать любое количество интерфейсов. Интерфейс в их интерпретации – это подобие абстрактного класса, содержащего только описание (сигнатуру) открытых методов и свойств. Реализация интерфейса ложится на плечи каждого класса, который собирается его поддерживать. Один и тот же интерфейс могут реализовывать классы абсолютно разных иерархий, что расширяет возможности полиморфизма. К примеру, интерфейс “сохранение/восстановление информации в базе данных” могли бы реализовывать как классы иерархии “мебель”, так и классы, связанные с оформлением заказов на изготовление мебели, а при нажатии на кнопку “сохранить” программа бы прошлась по всем объектами, запросила бы у них этот интерфейс и вызвала бы соответствующий метод.
Объектно-ориентированное программирование постоянно развивается, порождая новые парадигмы, такие как аспектно-ориентированное, субъектно-ориентированное и даже агентно-ориентиванное программирование. Нужно отметит, что лавры ООП не дают покоя остальным теоретикам, и они спешат предложить свои варианты его совершенствования и расширения. Про я написал отдельную заметку, а сейчас хочу пару слов сказать про прототипное программирование, которое реализует язык на стороне клиента JavaScript. Прототипное программирование исключает понятие класса, заменяя его прототипом – образцом объекта. Таким образом, в прототипно-ориентированном языке нет понятия типа объекта, а есть понятие образец или прототип. Прототип – это экземпляр объекта, по которому создаются другие экземпляры, копируя (клонируя) его члены. В JavaScript вы не описываете поля и методы класса, а создаете сначала пустой объект, а потом добавляете ему нужные поля и методы (в JavaScript метод можно определить и добавить к объекту динамически). Точно также создаются и прототипы, на которые потом ссылаются другие объекты, как на свой прообраз. Если у объекта не находится какого-то метода или поля, которое указано в месте вызовы, то оно ищется среди членов его прототипа. То, я также отдельно описал.
Некоторые элементы современного объектно-ориентированного программированияВремя не стоит на месте, да и времени с момента появления ООП уже прошло довольно много, поэтому не стоит удивляться, что сегодня словарь по объектно-ориентированному программированию серьезно разросся. Итак, вот некоторые новые термины и понятия, связанные с ООП.
События . Специальный вид объектов, создаваемый для оповещения одних объектов о событиях, происходящих с другими объектами. В разных языках программирования механизм событий реализуется по-разному: где-то с помощью специальных синтаксических конструкции, а где-то силами базовых средств ООП.
Универсальный тип . Концепция универсальных типов не связана непосредственно с концепцией ООП, но она является причиной появление таких элементов, как универсальный класс, универсальный метод, универсальное событие и т.д. Универсальный тип – это тип, параметризованный другим типом (набором типов). Кем является этот тип-параметр в контексте проектирования универсального типа неизвестно, хотя есть возможность ограничить значения типов-параметров, заставив их быть производными от конкретного класса или реализовывать определенные интерфейсы. В качестве примера можно привести универсальный класс сортировки последовательности элементов, где тип элемента в последовательности заранее неизвестен. При проектировании такого класса важно указать, что тип-параметр должен поддерживать операцию сравнения. При создании объектов универсальных типов параметр указывается явно, например целочисленный или строковый тип, а сам объект начинает себя вести так, как если бы это был экземпляр класса, созданный специально для сортировки целых чисел или строк.
Исключения . Еще один специальный вид объектов, поддерживаемый встроенным в конкретный язык программирования механизмом обработки ошибок и исключительных ситуаций. Исключения, помимо кода ошибки, содержат ее описание, возможные причины возникновения и стек вызовов методов, имевший место до момента возникновения исключения в программе.
Про то, что популярность объектно-ориентированного подхода к огромна я уже сказал. Про то, что тех, кто стремится расширить эту парадигму довольно много, я тоже уже отметил. Но есть еще один способ выделиться среди огромного сообщества специалистов в информационных технологиях – это заявить, что ООП себя не оправдало, что это не панацея, а, скорее, плацебо. Есть среди этих людей действительно специалисты очень высокого класса, такие как , Александр Степанов, Эдсгер Дейкстра и другие, и их мнение заслуживает внимания, но есть и те, про которых говорят, что “плохому танцору всегда что-то мешает”. Вот они, наиболее очевидные недостатки ООП, на которые указывают специалисты:
ООП порождает огромные иерархии классов, что приводит к тому, что функциональность расползается или, как говорят, размывается по базовым и производным членам класса, и отследить логику работы того или иного метода становится сложно.
В некоторых языках все данные являются объектами, в том числе и элементарные типы, а это не может не приводить к дополнительным расходам памяти и процессорного времени.
Также, на скорости выполнения программ может неблагоприятно сказаться реализация полиморфизма, которая основана на механизмах позднего связывания вызова метода с конкретной его реализацией в одном из производных классов.
Это раздел программирования, ориентированный на разработку веб-приложений (программ, обеспечивающих функционированиединамических сайтов Всемирной паутины).
Языки веб-программирования - это языки, которые в основном предназначены для работы с веб-технологиями. Языки веб-программирования можно условно разделить на две пересекающиеся группы: клиентские и серверные.
Языки веб-программирования делятся на две группы
· Клиентские языки
Как следует из названия, программы на клиентских языках обрабатываются на стороне пользователя, как правило, их выполняет браузер. Это и создает главную проблему клиентских языков - результат выполнения программы (скрипта) зависит от браузера пользователя. То есть, если пользователь запретил выполнять клиентские программы, то они исполняться не будут, как бы ни желал этого программист. Кроме того, может произойти такое, что в разных браузерах или в разных версиях одного и того же браузера один и тот же скрипт будет выполняться по-разному. С другой стороны, если программист возлагает надежды на серверные программы, то он может упростить их работу и снизить нагрузку на сервер за счет программ, исполняемых на стороне клиента, поскольку они не всегда требуют перезагрузку (генерацию) страницы.
· Серверные языки
Когда пользователь дает запрос на какую-либо страницу (переходит на неё по ссылке или вводит адрес в адресной строке своего браузера), то вызванная страница сначала обрабатывается на сервере, то есть выполняются все программы, связанные со страницей, и только потом возвращается к посетителю по сети в виде файла. Этот файл может иметь расширения: HTML, PHP, ASP, ASPX, Perl, SSI, XML, DHTML, XHTML.
Работа программ уже полностью зависима от сервера, на котором расположен сайт, и от того, какая версия того или иного языка поддерживается. К серверным языкам программирования можно отнести: PHP, Perl, Python, Ruby, любой.NET язык программирования (технология ASP.NET), Java, Groovy.
Важной стороной работы серверных языков является возможность организации непосредственного взаимодействия с системой управления базами данных (или СУБД) - сервером, на котором упорядоченно хранится информация, которая может быть вызвана в любой момент.
1.1 HTML. Создание и редактирование документов
HTML (HyperText Markup Language) - язык разметки гипертекста - предназначен для создания Web-страниц. Под гипертекстом в этом случае понимается текст, связанный с другими текстами указателями-ссылками.
HTML представляет собой достаточно простой набор кодов, которые описывают структуру документа. HTML позволяет выделить в тексте отдельные логические части (заголовки, абзацы, списки и т.д.), поместить на Web-страницу подготовленную фотографию или картинку, организовать на странице ссылки для связи с другими документами. HTML не задает конкретные и точные атрибуты форматирования документа. Конкретный вид документа окончательно определяет только программа-броузер на компьютере пользователя Интернета. HTML также не является языком программирования, но web-страницы могут включать в себя встроенные программы-скрипты на языках Javascript и Visual Basic Script и программы-апплеты на языке Java.
Пример создания простейшей HTML страницы, которая выводит текстовую информацию, этой самой информацией может быть все что угодно, для примера выведем предложение "Пишем Код - Вершим историю":
content="text/html; charset=UTF-8"
http-equiv="content-type">
Вывод простого текста
Пишем Код - Вершим историю. (c) Sergey Gurov
Результат показан на рисунке №1.
Рисунок 1. Простейшая html страница
Основные теги THML используемые при создании web-страниц:
- Указывает программе просмотра страниц что это HTML документ.
- Определяет место, где помещается различная информация не отображаемая в теле документа. Здесь располагается тег названия документа и теги для поисковых машин.
- Определяет видимую часть документа.
- Помещает название документа в оглавление программы просмотра страниц
- Создает самый большой заголовок
- Выделение цитат курсивом
Создает ненумерованный список
Создание списков - список определяется тем, что перед каждым элементом списка добавляется небольшой маркер либо номер. Сам список формируется с помощью контейнера
- , а каждый пункт списка начинается с тега
- , к примеру создадим маркированный список известных языков программирования:
Маркированный список
- Delphi
- GLSL – Шейдерный язык
Результат показан на рисунке №2.
Рисунок №2. Маркированный лист
Форматирование html страницы, а именно ее элементов производится благодаря тегам форматирования, к примеру:
Hello World Создает жирый текст “Hello Word”
Hello Space Создает наклонный текст “Hello Space”
Результат показан на рисунке №3.
Рисунок №3. Форматирование текста
Форматирование текста можно комбинировать, к примеру в этой строке кода:
Hello World - Говорится, что текст будет наклонным и жирным одновременно.
Для вставки графических элементов служит тэг .
Графика должна быть подготовлена предварительно в каком-либо графическом редакторе, либо получена с помощью цифрового аппарата или сканера, а можно просто взять уже готовое изображение.
Простой пример использования графического изображения при создании web-страницы:
Результат показан на рисунке №4.
Рисунок №4. Форматирование текста
Очень просто заменить белый фон, на любой другой с помощью атрибут Background тэга к примеру:
1.2 Использование фреймов и форм
Frame - рамка, кадр. Фреймы делят пространство окна браузера на независимые разделы, в которых отображается различная информация.
Очень удобно использовать фреймы когда необходимо отображать на экране данные из разных источников. Чтобы сделать фрейм, надо создать новую Вэб-страницу, с тэгами .
Дескриптор формирует набор фреймов, которые делят пространство окна на строки и столбцы. Далее необходимо задать значения высоты/ширины всех строк/столбцов, выраженные в процентах относительно текущих габаритов окна браузера, пикселях или в виде символа звездочки. Символ звездочки говорит о том, что размеры фреймов зависят от габаритов остальных фреймов страницы.
Дескриптор служит для определения структуры и содержимого конкретного фрейма.
Приведем простейший пример с использованием фрейма:
Пример работы с фреймами
Результат показан на рисунке №5.
Рисунок №5. Использование фрейма
Использование Форм при создании html страницы.
Тег устанавливает форму на веб-странице. Форма предназначена для обмена данными между пользователем и сервером. Область применения форм не ограничена отправкой данных на сервер, с помощью клиентских скриптов можно получить доступ к любому элементу формы, изменять его и применять по своему усмотрению.
Простой пример применения форм при создании html страницы:
Тег FORM
Какой язык программирования вы используете чаще всего?
Delphi
C++
Пишу шейдеры на GLSL
Результат показан на рисунке №6.
Рисунок №6. Использование формы
Гиперссылка может связывать страницы как в пределах одного сайта, так и указывать на любую страницу в Интернете. При построении ссылки на чужие страницы всегда надо пользоваться абсолютным адресом страницы (http://www.site.com/page.html). Если создается ссылка на страницу в пределах сайта, то предпочтительнее использовать относительный URL (page.html, catalog/page.html).
При помощи атрибута TARGET можно загрузить страницу в новом окне браузера. Этот атрибут предназначен для задания наименования окна. Имя окна используется в служебных целях. Чтобы открыть страницу в новом окне надо использовать константу _blank.
