Tải FREE bài giảng Lập Trình Hướng Đối Tượng PDF

Mục lục

Lưu ý quan trọng

Bên dưới đây mình có spoil 1 phần nội dung trong tài liệu để bạn tham khảo trước về nội dung tài liệu / Sách. Để xem được full nội dung thì bạn hãy nhấn vào nút “Link tải PDF” ở trên để tải bản đầy đủ về nhé

Tải FREE bài giảng Lập Trình Hướng Đối Tượng PDF - Đại học Phan Thiết

TÓM TẮT VÀ CẢM NHẬN CHUYÊN SÂU: BÀI GIẢNG LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG (OOP)

Giáo trình “Bài giảng LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG” của Trường Đại học Phan Thiết, biên soạn năm 2022, là một tài liệu học tập thiết yếu, tập trung vào việc giới thiệu các đặc trưng và kỹ thuật cốt lõi của phương pháp lập trình hướng đối tượng (Object-Oriented Programming – OOP). Tài liệu này sử dụng ngôn ngữ C# làm công cụ minh họa chính, một lựa chọn chiến lược bởi C# được đánh giá là ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng dễ học và phổ dụng. Mục tiêu của giáo trình không chỉ là dạy cú pháp, mà là trang bị cho sinh viên khả năng mô hình hóa các lớp đối tượng trong thế giới thực thành các lớp đối tượng trong mã nguồn, và quan trọng hơn, biết cách phối hợp các đối tượng này để giải quyết vấn đề đang quan tâm.

Lập trình hướng đối tượng, mặc dù được mô tả là một phương pháp tương đối mới (xuất hiện từ những năm 1990), đã trở thành chuẩn mực và được hầu hết các ngôn ngữ lập trình hiện đại hỗ trợ. Sức mạnh của OOP nằm ở khả năng tổ chức mã nguồn một cách có cấu trúc, dễ quản lý, bảo trì và mở rộng, đặc biệt là trong các dự án phần mềm lớn và phức tạp. Giáo trình đã trình bày một cách hệ thống các trụ cột chính của OOP là tính đóng gói (Encapsulation), tính kế thừa (Inheritance), và tính đa hình (Polymorphism), đồng thời giới thiệu về Xử lý Biệt lệ (Exception Handling) để tạo ra các chương trình có tính dung thứ lỗi (fault tolerance) cao hơn.

1. TỔNG QUAN VÀ BỐI CẢNH CỦA LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG (OOP)

Phương pháp lập trình hướng đối tượng đã thay đổi căn bản cách thức các nhà phát triển xây dựng hệ thống phần mềm.

1.1. Khái niệm và Mục tiêu của OOP

OOP là một mô hình lập trình dựa trên khái niệm “đối tượng”, có thể chứa dữ liệu (dưới dạng thuộc tính – attributes) và mã nguồn (dưới dạng phương thức – methods). Mục tiêu chính của OOP là:

Mô hình hóa thế giới thực: Chuyển các thực thể, khái niệm, và mối quan hệ trong thế giới thực thành các đối tượng và lớp trong chương trình. Ví dụ, một chiếc xe hơi có thể được mô hình hóa thành một đối tượng với các thuộc tính như màu sắc, tốc độ, và các phương thức như khởi động, phanh.
Tổ chức mã nguồn: OOP khuyến khích chia chương trình thành các module (lớp) độc lập, giúp việc phát triển, kiểm thử và bảo trì trở nên đơn giản hơn. Mỗi lớp chịu trách nhiệm cho một phần chức năng cụ thể, giảm thiểu sự phụ thuộc qua lại (coupling) và tăng tính gắn kết (cohesion).
Tái sử dụng mã nguồn: Các đặc tính như Kế thừa và Đa hình cho phép tạo ra các thành phần mã nguồn có thể được sử dụng lại ở nhiều nơi, hoặc được mở rộng một cách dễ dàng mà không cần thay đổi mã nguồn gốc, đây là nguyên tắc cơ bản của phát triển phần mềm hiệu quả.
Bảo mật dữ liệu: Tính Đóng gói giúp kiểm soát quyền truy cập vào dữ liệu bên trong đối tượng, ngăn chặn sự thay đổi dữ liệu một cách trực tiếp hoặc ngoài ý muốn.

1.2. Vai trò của Ngôn ngữ C# trong Giáo trình

Giáo trình lựa chọn ngôn ngữ C# để minh họa các khái niệm OOP. Đây là một quyết định sư phạm hợp lý:

Tính Thuận tiện cho OOP: C# được Microsoft thiết kế từ đầu như một ngôn ngữ hướng đối tượng thuần túy, có hỗ trợ mạnh mẽ và rõ ràng cho cả ba trụ cột của OOP (Đóng gói, Kế thừa, Đa hình), cũng như các tính năng nâng cao khác.
Dễ học và Phổ dụng: C# có cú pháp gần với C++ và Java, nhưng đơn giản hơn, giúp sinh viên mới tiếp cận dễ dàng hơn.
Thực tiễn ngành công nghiệp: C# là ngôn ngữ chính cho việc phát triển ứng dụng trên nền tảng .NET (bao gồm Windows, Web (ASP.NET), Mobile (Xamarin/MAUI)), khiến kiến thức này có giá trị ứng dụng cao, giúp sinh viên sau khi hoàn tất giáo trình có thể áp dụng ngay vào các dự án thực tế.

Giáo trình cũng khuyên sinh viên nên đọc trước phần phụ lục về Cơ bản ngôn ngữ C# để làm quen với kiểu dữ liệu và cấu trúc điều khiển, cho thấy sự chuẩn bị kỹ lưỡng về mặt nền tảng trước khi đi sâu vào triết lý OOP.

2. TRỤ CỘT CƠ BẢN CỦA OOP: TÍNH ĐÓNG GÓI (ENCAPSULATION)

Tính Đóng gói là nguyên tắc cơ bản nhất, là nền tảng cho việc xây dựng các đối tượng an toàn và độc lập.

2.1. Định nghĩa và Cơ chế Đóng gói

Đóng gói là quá trình gói gọn dữ liệu (thuộc tính) và các phương thức xử lý dữ liệu đó vào trong một thực thể duy nhất là Lớp (Class). Điều quan trọng hơn, Đóng gói còn bao hàm nguyên tắc che giấu thông tin (Information Hiding), tức là ẩn đi cấu trúc dữ liệu bên trong và chỉ cho phép truy cập thông qua các giao diện (phương thức) được định nghĩa công khai.

Cơ chế thực hiện: Trong C# và các ngôn ngữ OOP khác, Đóng gói được thực hiện thông qua việc sử dụng các từ khóa chỉ định phạm vi truy cập (Access Modifiers) như private, protected, và public.
- Dữ liệu (fields/attributes) thường được khai báo là private (chỉ truy cập được bên trong lớp).
- Hành vi (methods/properties) được cung cấp công khai (public) để kiểm soát việc đọc/ghi dữ liệu.
Ví dụ cụ thể: Thay vì cho phép người dùng thay đổi trực tiếp giá trị của thuộc tính tuoi (tuổi), ta đặt nó là private và cung cấp hai phương thức công khai: SetTuoi(int newAge) và GetTuoi(). Trong phương thức SetTuoi, ta có thể kiểm tra tính hợp lệ của dữ liệu đầu vào (ví dụ: tuổi không được là số âm hoặc lớn hơn 150) trước khi gán. Quá trình kiểm tra này là bản chất cốt lõi của Đóng gói.

2.2. Lợi ích và Ứng dụng của Đóng gói

Đóng gói mang lại những lợi ích to lớn cho quá trình phát triển phần mềm:

Bảo toàn tính hợp lệ của dữ liệu (Data Integrity): Đây là lợi ích quan trọng nhất. Nhờ cơ chế kiểm tra tính hợp lệ trong các phương thức truy cập, dữ liệu bên trong đối tượng luôn được đảm bảo ở trạng thái nhất quán và logic.
Tính linh hoạt và dễ thay đổi: Nếu cần thay đổi cấu trúc dữ liệu bên trong (ví dụ: đổi kiểu dữ liệu của một thuộc tính), miễn là giao diện công khai (public methods) không thay đổi, các lớp khác sử dụng đối tượng này sẽ không cần phải chỉnh sửa lại mã nguồn. Điều này giảm thiểu chi phí bảo trì và rủi ro lỗi hệ thống.
Độ tin cậy của mã nguồn: Bằng cách ẩn đi các chi tiết cài đặt phức tạp, Đóng gói tạo ra các “hộp đen” có giao diện rõ ràng. Người sử dụng đối tượng chỉ cần biết cần gọi phương thức nào và truyền tham số gì, mà không cần quan tâm đến cách thức nó hoạt động bên trong.

Đóng gói chính là nguyên tắc giúp các đối tượng trở thành các module độc lập, dễ dàng thay thế và tích hợp trong một hệ thống lớn, giúp kiểm soát tốt hơn sự phức tạp của mã nguồn.

3. TRỤ CỘT CƠ BẢN CỦA OOP: TÍNH KẾ THỪA (INHERITANCE)

Kế thừa là cơ chế cho phép một lớp (gọi là Lớp Dẫn xuất hay Lớp Con) thừa hưởng các thuộc tính và phương thức từ một lớp khác (gọi là Lớp Cơ sở hay Lớp Cha).

3.1. Khái niệm Kế thừa và Cấu trúc Lớp Cơ sở/Lớp Dẫn xuất

Lớp Cơ sở (Base Class/Superclass): Định nghĩa các thuộc tính và hành vi chung cho một nhóm đối tượng.
Lớp Dẫn xuất (Derived Class/Subclass): Kế thừa mọi thứ từ Lớp Cơ sở và sau đó có thể thêm các thuộc tính, phương thức mới hoặc thay đổi (ghi đè) các phương thức đã có để chuyên biệt hóa hành vi của mình.

Mối quan hệ Kế thừa thường được gọi là mối quan hệ “là một loại của” (is-a relationship). Ví dụ: “Chó là một loại của Động vật”, “Giáo viên là một loại của Con người”. Kế thừa tạo ra một hệ thống phân cấp tự nhiên, phản ánh đúng cấu trúc tổ chức trong thế giới thực.

3.2. Sự Cần thiết của Kế thừa và Khả năng Tái sử dụng Mã nguồn

Kế thừa là công cụ mạnh mẽ nhất để đạt được mục tiêu tái sử dụng mã nguồn (Code Reusability) và giảm thiểu sự trùng lặp (Redundancy).

Tái sử dụng Mã nguồn: Các thuộc tính và phương thức được định nghĩa trong lớp cơ sở chỉ cần viết một lần và có thể được sử dụng bởi tất cả các lớp dẫn xuất. Điều này giúp giảm đáng kể tổng lượng mã nguồn, rút ngắn thời gian phát triển và giảm thiểu lỗi.
Mở rộng tính năng: Khi cần thêm một loại đối tượng mới có chung đặc điểm với các loại đã có, ta chỉ cần tạo một lớp dẫn xuất mới, thừa hưởng tất cả tính năng chung, và chỉ viết thêm những phần chuyên biệt.
- Ví dụ: Nếu có lớp NhanVien, khi cần tạo lớp NhanVienQuanLy, ta kế thừa từ NhanVien và chỉ bổ sung thuộc tính phuCapTrachNhiem và các phương thức liên quan, thay vì phải viết lại toàn bộ các thuộc tính như hoTen, ngaySinh, luongCoBan…
Tính nhất quán: Kế thừa đảm bảo rằng tất cả các đối tượng cùng một họ sẽ có một tập hợp các thuộc tính và hành vi tối thiểu giống nhau, từ đó duy trì được sự nhất quán trong thiết kế hệ thống.

Tuy nhiên, giáo trình cũng cần lưu ý về nhược điểm của Kế thừa, đó là sự phụ thuộc chặt chẽ giữa Lớp Dẫn xuất và Lớp Cơ sở (Tight Coupling). Khi Lớp Cơ sở thay đổi, Lớp Dẫn xuất có thể bị ảnh hưởng.

4. TRỤ CỘT CƠ BẢN CỦA OOP: TÍNH ĐA HÌNH (POLYMORPHISM)

Đa hình là tính năng cho phép cùng một tên phương thức, cùng một câu lệnh, nhưng lại có thể hoạt động khác nhau tùy thuộc vào ngữ cảnh được sử dụng. Từ “Polymorphism” có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, có nghĩa là “nhiều hình thức” (Poly – nhiều, Morph – hình thức).

4.1. Định nghĩa Đa hình và Đa hình tại thời điểm Biên dịch (Overloading)

Tính đa hình được thể hiện qua hai hình thức chính:

Đa hình tại thời điểm Biên dịch (Compile-time Polymorphism) – Overloading (Nạp chồng):
- Cùng một tên phương thức, nhưng khác nhau về số lượng hoặc kiểu dữ liệu của các tham số đầu vào.
- Trình biên dịch có thể xác định ngay từ khi biên dịch (compile time) phương thức nào cần được gọi dựa trên chữ ký (signature) của hàm (tên hàm và danh sách tham số).
- Ví dụ: Trong một lớp ToanHoc, ta có thể định nghĩa TinhTong(int a, int b) và TinhTong(double a, double b, double c). Khi gọi, hệ thống biết chính xác nên gọi hàm nào dựa trên kiểu dữ liệu của đối số được truyền vào.
Đa hình tại thời điểm Thực thi (Run-time Polymorphism) – Overriding (Ghi đè):
- Đây là hình thức đa hình mạnh mẽ nhất, xuất hiện khi có sự kế thừa giữa các lớp.
- Cùng một phương thức trong lớp dẫn xuất có cùng tên, cùng tham số và cùng kiểu trả về với phương thức trong lớp cơ sở, nhưng được cài đặt lại logic riêng của lớp dẫn xuất.

4.2. Đa hình tại thời điểm Thực thi (Overriding) và Phương thức Ảo

Tính đa hình: Tính đa hình muốn nói đến tình huống cùng một câu lệnh (ví dụ: p->Xuat();) nhưng trong hai trường hợp khác nhau (ví dụ: gọi đến Diem::Xuat(); hoặc Diemmau::Xuat();) có thể xuất ra hai kết quả khác nhau.
Cơ chế: Để một phương thức thể hiện tính đa hình, nó phải được định nghĩa là phương thức ảo (virtual method) trong lớp cơ sở. Các phương thức này sẽ được các lớp dẫn xuất cài đặt lại theo cách riêng của mình (ghi đè – overriding).
Lợi ích: Tính đa hình cho phép xử lý nhiều đối tượng khác nhau, nhiều công việc khác nhau theo cùng một cách thức. Điều này cho phép viết mã nguồn tổng quát hơn: ta có thể tạo một mảng chứa các con trỏ kiểu Lớp Cơ sở, nhưng mỗi con trỏ lại trỏ đến một đối tượng của Lớp Dẫn xuất khác nhau. Khi duyệt mảng và gọi cùng một phương thức ảo, hệ thống sẽ tự động gọi phiên bản phương thức đã bị ghi đè của từng đối tượng cụ thể (Binding động – Dynamic Binding).

Đa hình làm cho việc bổ sung, nâng cấp chương trình dễ dàng hơn: thêm các lớp dẫn xuất mới và cài đặt lại phương thức ảo của lớp cơ sở mà không cần phải sửa đổi trên lớp cơ sở (đảm bảo tính đóng gói).

5. XỬ LÝ BIỆT LỆ (EXCEPTION HANDLING): VIỆC VIẾT CHƯƠNG TRÌNH DUNG THỨ LỖI

Bên cạnh ba trụ cột chính của OOP, giáo trình cũng đề cập đến một chủ đề thực tiễn và quan trọng khác là Xử lý Biệt lệ (Exception Handling).

5.1. Khái niệm và Vai trò của Xử lý Biệt lệ

Biệt lệ (Exception): Là các sự kiện không mong muốn xảy ra trong quá trình thực thi chương trình, làm gián đoạn luồng chạy bình thường của mã nguồn. Ví dụ điển hình là chia cho 0 (System.DivideByZeroException), tràn dữ liệu (System.OverflowException), hoặc lỗi số học nói chung (System.ArithmeticException).
Vai trò: Xử lý biệt lệ là cơ chế cho phép chương trình phục hồi một cách có kiểm soát sau khi gặp lỗi, thay vì dừng hoạt động đột ngột. Mục tiêu là giúp viết chương trình có tính dung thứ lỗi cao hơn.

5.2. Cấu trúc `try-catch-finally` và Các loại Biệt lệ

Giáo trình minh họa việc xử lý biệt lệ bằng cách sử dụng cấu trúc try-catch trong C#.

try Block: Chứa đoạn mã có khả năng phát sinh biệt lệ.
catch Block: Chứa đoạn mã được thực thi khi một biệt lệ xảy ra trong khối try.
Nguyên tắc Bắt Biệt lệ: Nên bắt biệt lệ cụ thể trước, biệt lệ tổng quát sau. Điều này cho phép chương trình phản hồi chính xác với từng loại lỗi. Ví dụ, bắt DivideByZeroException riêng để thông báo “Lỗi chia cho 0!”, trước khi bắt ArithmeticException (lỗi số học tổng quát hơn) hoặc Exception (biệt lệ tổng quát nhất).
Phát sinh Biệt lệ: Lập trình viên có thể chủ động phát sinh biệt lệ (throw) nếu một điều kiện đặc biệt xảy ra mà chương trình không thể xử lý bình thường (ví dụ: throw new DivideByZeroException(); khi biến chia bằng 0).

Việc học Xử lý Biệt lệ không chỉ là một kỹ thuật, mà là một phần của thiết kế phần mềm phòng thủ (Defensive Programming), đảm bảo rằng ngay cả khi các điều kiện ngoài dự kiến xảy ra (như người dùng nhập sai dữ liệu), ứng dụng vẫn có thể tiếp tục hoạt động một cách ổn định và thân thiện.

6. CẢM NHẬN VÀ GIÁ TRỊ SƯ PHẠM CỦA GIÁO TRÌNH

Giáo trình “Lập trình Hướng Đối Tượng” này là một tài liệu được xây dựng chắc chắn, tập trung vào những kiến thức nền tảng nhất nhưng có giá trị ứng dụng cao.

6.1. Giá Trị Sư Phạm của Việc Chọn C#

Việc lựa chọn C# để minh họa là một ưu điểm lớn. Ngôn ngữ này buộc người học phải tuân thủ các nguyên tắc OOP một cách nghiêm ngặt hơn so với các ngôn ngữ đa mô hình khác, từ đó giúp củng cố tư duy OOP một cách thuần túy. C# với hệ thống thư viện .NET cũng cho phép sinh viên nhanh chóng chuyển từ các ví dụ lý thuyết (Đóng gói, Kế thừa, Đa hình) sang việc xây dựng các ứng dụng thực tế (Windows Forms, Web API).

Nội dung giáo trình đã làm nổi bật vai trò của các đặc trưng OOP, đặc biệt là tính Đa hình. Việc giải thích rằng Đa hình cho phép xử lý nhiều đối tượng khác nhau theo cùng một cách thức là một sự khái quát hóa rất mạnh mẽ và đúng đắn. Nó giúp người học nhận ra giá trị của việc viết code trừu tượng, có khả năng mở rộng trong tương lai. Tính đa hình và phương thức ảo không chỉ là cú pháp, mà là triết lý thiết kế cho các framework lớn và hệ thống plugin.

6.2. Hoàn Thiện Kỹ Năng Bằng Xử Lý Biệt Lệ

Việc bao gồm cả phần về Xử lý Biệt lệ là một điểm cộng lớn, nâng tầm giáo trình từ việc chỉ dạy “cách viết code” lên “cách viết code chuyên nghiệp”. Trong môi trường phát triển phần mềm thực tế, một ứng dụng thường phải đối mặt với các lỗi không thể tránh khỏi (mất kết nối mạng, người dùng nhập chữ thay vì số, file không tồn tại). Nếu không có Xử lý Biệt lệ, chương trình sẽ sập (crash), gây ra trải nghiệm tồi tệ.

Giáo trình đã hướng dẫn nguyên tắc thực hành tốt là bắt biệt lệ cụ thể trước, tổng quát sau, và minh họa các loại biệt lệ thường gặp như DivideByZeroException hay OverflowException. Điều này dạy cho sinh viên cách xây dựng các hàm có tính chịu lỗi (robust) và thân thiện với người dùng (báo lỗi rõ ràng thay vì mã lỗi khó hiểu).

6.3. Ý Nghĩa Định Hướng của OOP

Mục tiêu của giáo trình là giúp sinh viên biết cách mô hình hóa các lớp đối tượng trong thế giới thực. Đây là điều quan trọng nhất:

OOP là Tư duy, không phải Cú pháp: Triết lý OOP nằm ở việc nhìn nhận vấn đề dưới góc độ các thực thể tương tác (các đối tượng), chứ không phải chỉ là các chuỗi lệnh tuần tự.
Khả năng Giải quyết Vấn đề Lớn: Các nguyên tắc Đóng gói, Kế thừa và Đa hình khi được áp dụng đúng đắn sẽ cho phép các kỹ sư phần mềm quản lý hàng triệu dòng code trong các dự án lớn. Tính Đóng gói bảo vệ dữ liệu, tính Kế thừa cho phép mở rộng hệ thống bằng cách thêm chức năng mới mà không sửa code cũ, và tính Đa hình cho phép viết code trừu tượng để xử lý nhiều loại đối tượng khác nhau một cách thống nhất.

Tóm lại, giáo trình “Lập trình Hướng Đối Tượng” là một tài liệu nền tảng xuất sắc. Nó không chỉ cung cấp kiến thức về các đặc trưng của OOP (tính đóng gói, tính kế thừa, tính đa hình) mà còn trang bị kỹ năng thực hành quan trọng (xử lý biệt lệ) thông qua một ngôn ngữ minh họa hiệu quả (C#). Tài liệu này đảm bảo rằng sinh viên sẽ biết cách chuyển đổi tư duy từ lập trình thủ tục sang lập trình hướng đối tượng, làm nền tảng vững chắc cho sự nghiệp kỹ thuật phần mềm. Nó giúp người học tạo ra các chương trình có tổ chức, dễ bảo trì, và có khả năng chống lỗi cao hơn.

Tải FREE bài giảng Lập Trình Hướng Đối Tượng PDF – Đại học Phan Thiết