Trần Ngọc Minh Notes

Trong bài này chúng ta sẽ tìm hiểu:

• Object – Instance (đối tượng)
• Class (lớp)
• Field (trường)
• Property (thuộc tính)
• Method (phương thức)
• Constructor (phương thức khởi tạo)
• Các thành phần static
• Anonymous class (lớp nặc danh)
• Inheritance (thừa kế)
• Polymophism (đa hình)

Microsoft .NET Framework chứa hàng ngàn lớp (classes) và chúng ta đã làm quen với một số lớp như Console, Exception, v.v. trong các bài ở trên. Trong bài này chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn về cách tạo và quản lý lớp và đối tượng.

Object – instance (đối tượng – thể hiện)

Object là khái niệm cơ bản trong lập trình hướng đối tượng (object oriented programming). Đó là một cấu trúc đóng gói dữ liệu và chức năng như một đơn vị duy nhất và chỉ có thể truy cập đối tượng thông qua giao diện của nó như thuộc tính, phương thức. Quá trình tạo một đối tượng gọi là quá trình thực thể hoá hay thể hiện hoá (instantiating) bằng từ khoá new. Ví dụ tạo các đối tượng từ các lớp (sẽ tìm hiểu chi tiết ngay bên dưới) Calculator hay Integer như sau:

Calculator myCalculator = new Calculator();

int age = new int();

myCalculator và age được gọi là các instance (thực thể hay thể hiện) hay phổ biến hơn là object (đối tượng).

Trước khi có object cần có một định nghĩa chi tiết về object thông qua class.

Class (lớp)

Class giống như một bản kế hoạch chi tiết cho object. Trong ví dụ trên chúng ta đã định nghĩa class Calculator có thể tạo ra nhiều thực thể (instance) hay đối tượng, như myCalculator. Cú pháp tạo một class:

public class Tên_class

{

   // các thành phần trong class

}

Các thành phần cơ bản trong class gồm các trường (fields), thuộc tính (properties), phương thức (methods) và phương thức constructor.

Field (trường)

Là các đặc điểm riêng của đối tượng, ví dụ đối tượng SinhVien có các đặc điểm riêng là firstName, lastName, sex,…Định nghĩa field giống như định nghĩa biến theo cú pháp sau:

Phạm_vi_truy_cập Kiểu_dữ_liệu Tên_field;

Phạm_vi_truy_cập là phạm vi truy cập của field (sẽ được đề cập phần tiếp theo), có thể là Private, Public, Protected hay Friend. Ví dụ:

public class Person

{

  //trường firstName với phạm vi là private

  private  string firstName;

}

Thông thường các field là các đặc điểm (hay dữ liệu) riêng tư của đối tượng và không thể truy cập trực tiếp (phạm vi truy cập private). Do đó, để truy cập các fields, chúng ta dùng các thuộc tính (properties).

Property (thuộc tính)

Property có thể hiểu là giao diện để có thể truy cập các trường (fields). Điều này liên quan đến một khái niệm cốt lõi trong mô hình hướng đối tượng gọi là tính đóng gói (encapsulation) hay là khả năng ẩn đi những cái phức tạp hay quan trọng của đối tượng, chỉ đưa ra giao diện cần thiết cho người dùng. Có thể hiểu khái niệm này giống như máy ATM, người dùng chỉ có thể thấy được giao diện để nhập thông tin và nhận tiền còn quá trình xử lý, cấu tạo bên trong thì không cần biết.

Cú pháp

public Kiểu_dữ_liệu Tên_thuộc_tính {get; set;}

Có thể dùng khối lệnh get (còn gọi là getter) để lấy dữ liệu từ các trường và khối lệnh set (còn gọi là setter) để gán giá trị cho trường. Cú pháp:

Phạm_vi_truy_cập  Kiểu_dữ_liệu Tên_thuộc_tính

{

  get

  {

    // trả về giá trị của một trường nào đó với return

  }

  set

  {

    // value không cần khai báo

    // gán giá trị value cho trường

  }

}

Ví dụ thuộc tính FirstName lấy giá trị và gán giá trị cho trường firstName của class Person:

public class Person

{

  private string firstName;

  public string FirstName

  {

     get

     {

       return firstName;

     }

    set

     {

       firstName = value;

     }

  }

}

Chúng ta không thể truy cập trực tiếp đến field firstName mà phải thông qua thuộc tính FirstName. Cụ thể:

// Tạo một instance của đối tượng Person

Person myPerson = new Person();

// Gán giá trị cho firstName thông qua FirstName

myPerson.FirstName = "Ngoc Minh";

// lấy giá trị firstName

Label1.Text = myPerson.FirstName;

Thuộc tính cũng có thể được khai báo với structure hay interface. Ví dụ khai báo trong structure:

struct ScreenPosition

{

  ...

  public int X

  {

    get { ... }

    set { ... }

  }

  ...

}

Khai báo trong interface:

interface IScreenPosition

{

  int X { get; set; }

  int Y { get; set; }

}

Thực thi các properties từ interface

struct ScreenPosition : IScreenPosition

{

  public int X

  {

    get { ... }

    set { ... }

   }

   public int Y

   {

    get { ... }

    set { ... }

   }

}

Các khái niệm về structure hay interface được khám phá chi tiết trong các bài kế tiếp.

Thuộc tính chỉ đọc (read only) và thuộc tính chỉ ghi (write only)

* Trong C# việc tạo thuộc tính chỉ đọc đơn giản chỉ là bỏ khối lệnh set, tạo thuộc tính chỉ ghi chỉ cần bỏ khối lệnh get.

Method (phương thức)

Nếu field hay property là đặc điểm của đối tượng thì method là hành vi hay chức năng của đối tượng. Ví dụ đối tượng Person có các đặc điểm là firstName, lastName, dateOfBirth và phương thức là Talk () để giới thiệu bản thân.

Định nghĩa method trong class giống định nghĩa hàm hay thủ tục. Ví dụ khai báo phương thức Talk trong lớp Person:

public class Person

{

  public void Talk()

  {

   // code thực thi phương thức Talk

  }

}

Phương thức Talk có phạm vi truy cập là public (chi tiết về phạm vi trong phần sau của chương) nên có thể được truy cập trực tiếp bởi các đối tượng:

// Tạo một instance của đối tượng Person

Person myPerson = new Person();

// Gọi phương thức Talk()

myPerson.Talk();

Constructor (phương thức khởi tạo)

Là một phương thức đặc biệt, thực thi ngay khi chúng ta tạo một instance và theo sau từ khoá new. Phương thức constructor có tên trùng với tên class. Ví dụ tạo instance của lớp Calculator như sau (constructor được in đậm):

Calculator myCalculator = new Calculator();

Nếu chúng ta không định nghĩa constructor trong class thì trình biên dịch sẽ tạo một constructor mặc định. Mặc định, trong C# phương thức constructor có tên trùng với tên lớp, không có tham số và không có giá trị trả về. Cú pháp:

public class Tên_class

{

   public Tên_class()

   {

   }

}

Quá tải constructor

Bên cạnh constructor mặc định, chúng ta có thể định nghĩa nhiều constructor trong class và các contructor này phải khác nhau về danh sách các tham số (giống quá tải phương thức). Ví dụ class Person có thể định nghĩa như sau:

public class Person

{

  private string firstName;

  public Person ()

  {

    firstName = "Minh";

  }

  public Person (string fName)

  {

   firstName = fName;

  }

}

Với cách định nghĩa class Person như trên, chúng ta có thể có hai cách (hai phiên bản) tạo instance cho Person:

Person myPerson = new Person();

Person myPerson = new Person("Minh");

Thỉnh thoảng, biến cục bộ của phương thức trùng với biến của lớp (fields), ví dụ hàm constructor thứ hai trong ví dụ trên có thể viết:

public Person (string firstName)

{

}

Nếu chúng ta gán firstName đến firstName của lớp, một số người bắt đầu với C# sẽ thường mắc lỗi như sau:

public Person (string firstName)

{

  firstName = firstName;

}

Trình biên dịch vẫn thực thi nhưng sẽ không phân biệt được firstName nào là biến cục bộ của phương thức, firstName nào là field của lớp. Giải pháp cho tình huống này là dùng từ khoá this – tham chiếu đến instance hay object hiện tại của lớp, đoạn mã constructor được viết lại như sau:

public Person (string firstName)

{

  this.firstName = firstName;

}

.NET cũng cung cấp cho bạn một cách khác để tạo object và khởi tạo giá trị cho thuộc tính. Cách này gọi là object initializer.Ví dụ class Person có thuộc tính FirstName:

public class Person

{

  public string FirstName {get;set;}

}

Tạo instance của Person và khởi tạo thuộc tính FirstName:

Person myPerson = new Person(){FirstName = "Minh" };

MessageBox.Show(p.FirstName);// Minh

Các thành phần tĩnh (lớp, phương thức, dữ liệu)

Khi sử dụng một số hàm toán học trong C#, ví dụ tính căn bậc hai của một số number, chúng ta có thể dùng phương thức sqrt của phương thức Math như sau:

x = Math.sqrt(number);

Cho đến thời điểm này, muốn sử dụng các thành phần của một lớp là thông qua các instance hay object của lớp đó. Tuy nhiên, ví dụ trên, chúng ta đã truy cập trực tiếp đến phương thức sqrt bằng tên của lớp (Math). sqrt là phương thức tĩnh (static) – phương thức có thể được truy cập thông qua tên lớp. Các thành phần static trong một lớp có thể được truy cập thông qua tên lớp và cũng có rất nhiều lợi ích.

Tạo ra một field có thể chia sẻ

Bằng cách tạo field kiểu static, chúng ta có thể chia sẻ field này giữa các instance hay object. Ví dụ chúng ta có hai field trong lớp Student là studentName và Count như sau:

public class Student

{

  public static int Count = 0;// static field

  private string studentName;

  public Student(string studentName) {

    this.studentName = studentName;

    Count++;

  }

}

Tạo 4 đối tượng từ lớp Student:

Student student1 = new Student("Minh");

Student student2 = new Student("Khiem");

Student student3 = new Student("Dung");

Student student4 = new Student("Hoang");

Mỗi lần chúng ta tạo một object, biến tĩnh Count sẽ tăng 1. Bây giờ, nếu chúng ta muốn biết có bao nhiêu đối tượng Student được tạo ra, đoạn mã như sau:

MessageBox.Show("Number of Students: " + Student.Count);

Kết quả:

Từ khoá const

Có hai cách tạo field static là:

– Dùng từ khoá static (như ví dụ trên)

– Dùng từ khoá const (như ví dụ dưới)

Ví dụ tạo field bằng từ khoá const:

public class MyMath

{

  public const double PI = 3.14;

}

Hiển thị PI:

MessageBox.Show("PI = " + MyMath.PI);

Các lớp static

C# cho phép tạo các lớp static. Lớp static có các đặc điểm sau:

– Chỉ chứa các thành phần static (field, method,…), ví dụ:

public static class MyMath

{

  public static double Sin(double x) {...}

  public static double Cos(double x) {...}

  public static double Sqrt(double x) {...}

}

– Không thể tạo các instance (với từ khoá new), ví dụ sau đây sẽ bị lỗi:

MyMath ma = new MyMath();// lỗi

– Không được thừa kế trừ Object:

Kiến thức về thừa kế sẽ được đề cập chi tiết hơn trong phần kế tiếp nhưng ví dụ sau sẽ giúp dễ hiểu hơn về đặc điểm này của lớp static. Chúng ta có lớp MyMath như sau:

public class MyMath

{

  public const double PI = 3.14;

}

Lớp MyMath1 được thừa kế từ lớp MyMath:

public class MyMath1 : MyMath

{

}

Hiển thị PI:

Bây giờ sửa lại lớp MyMath thành lớp static như sau:

public static class MyMath

{

  public const double PI = 3.14;

}

Sẽ không xuất hiện PI trong MyMath1:

Nếu bạn cố tình nhập PI thì sẽ báo lỗi:

– Không chứa instance constructor trừ khi dùng static constructor. Chúng ta cần phân biệt instance constructor và static constructor. Chúng ta đã đề cập đến phương thức constructor ở trên và có thể gọi là instance constructor – vì có thể gọi trực tiếp trong quá trình tạo các instance (bằng từ khoá new). Một static constructor có các đặc điểm sau:

+ Không dùng các từ khoá thể hiện phạm vi truy cập (public, private, internal, protected) và không nhận tham số.

Ví dụ lớp static MyMath với một static constructor như sau:

public static class MyMath

{

  public const double PI = 3.14;

  static MyMath(){

    //………

  }

}

Nếu chúng ta định nghĩa static constructor có tham số sẽ bị lỗi:

Nếu chúng ta định nghĩa static constructor với các từ khoá thể hiện phạm vi truy cập (access modifiers):

+ static constructor được gọi một cách tự động để khởi tạo lớp trước khi instance đầu tiên được tạo hay bất cứ thành viên static nào đó được tham chiếu và nó chỉ thực thi chỉ một lần. Xét ví dụ sau chúng ta sẽ thấy static constructor thực hiện đầu tiên và chỉ một lần:

public class MyMath

{

  public const double PI = 3.14;

  public static int count = 0;

  public static int num_ins = 0;

  static MyMath() {

      count++;

  }

  public MyMath() {

    num_ins++;

  }

  public void show() {

    MessageBox.Show("Instane " + num_ins + " " + "with count = " + count);

  }

}

Tạo hai instance của lớp MyMath:

MyMath math1 = new MyMath();

math1.show();

MyMath math2 = new MyMath();

math2.show();

Kết quả count = 1 mặc dù tạo 2 instance:

+ Một static constructor không thể được gọi trực tiếp và người dùng không thể kiểm soát khi static constructor được thực thi trong chương trình.

+ Nếu static constructor phát sinh một ngoại lệ thì runtime sẽ không gọi nó lần thứ hai và vẫn giữ trạng thái không khởi tạo trong suốt vòng đời của ứng dụng.

Các lớp nặc danh (anonymous classes)

Một lớp nặc danh là một lớp không có tên. Có thể tạo lớp nặc danh dễ dàng với tử khoá new và một cặp ngoặc chứa các fields với các giá trị khởi tạo như ví dụ tạo một object của một lớp nặc danh:

var myAnonymousObject = new { Name = "John", Age = 44 };

Trong ví dụ trên, lớp nặc danh có hai fields là Name với giá trị khởi tạo John và Age với giá trị khởi tạo là 44. Khi thực thi, trình biên dịch sẽ gán tên cho lớp (và chúng ta không biết) và cũng sẽ gán các kiểu dữ liệu cho các fields tương ứng với giá trị mà nó được khởi tạo (ví dụ Age kiểu string, Age kiểu int).

Có thể truy cập đến các fields như sau:

myAnonymousObject.Name

hay

myAnonymousObject.Age

Lớp nặc danh có một số hạn chế:

• Chỉ chứa các field có phạm vi public
• Các field phải luôn được khởi tạo
• Các field không thể là static
• Không thể tạo phương thức

Inheritance (thừa kế)

Một trong những khái niệm quan trọng và rất mạnh của mô hình hướng đối tượng, bên cạnh tính đóng gói đã đề cập ở trên, là khái niệm thừa kế. Thừa kế nhằm tận dụng dữ liệu và chức năng có sẵn để phát triển, mở rộng ứng dụng ở mức cao hơn. Ví dụ các lớp Student hay Employee có thể kế thừa từ lớp Person vì chúng đều cần các đặc điểm như firstName, lastName hay phương Talk()… Lớp Person được gọi là lớp cha, lớp cơ sở (base class), hay lớp được thừa kế; các lớp Student hay Employee được gọi là lớp con hay lớp thừa kế.

Trong .NET, lớp System.Object là lớp cha của mọi lớp.

Tuỳ theo phạm vi truy cập (private, public, protected, internal) mà các thuộc tính hay phương thức của lớp cha sẽ được kế thừa từ lớp con. Một lớp muốn thừa kế một lớp khác phải dùng dấu hai chấm (:) theo cú pháp:

public class Tên_lớp_con : Tên_lớp_cha

{

}

Ví dụ lớp Student thừa kế từ lớp Person như sau:

public class Student : Person

{

}

C# chỉ hỗ trợ thừa kế đơn, nghĩa là một lớp không được phép thừa kế từ hai hay nhiều lớp (muốn dùng đa thừa kế chúng ta có thể dùng interface).

Chúng ta có thể gọi phương thức constructor của lớp cơ sở trong lớp thừa kế bằng cách sử dụng từ khoá base. Ví dụ:

class Person // lớp cơ sở

{

  public Person(string name)  // constructor của lớp cơ sở

  {

   ...

  }

   ...

}

class Student : Person // lớp thừa kế

{

  public Student(string name)

    : base(name) // gọi Person(name)

   {

     ...

   }

   ...

}

Giả sử chúng ta có lớp Employee cũng thừa kế từ lớp Person. Như vậy, chúng ta có một lớp cha và hai lớp con như sau:

class Person // lớp cơ sở

{

  ...

}

class Student : Person // lớp thừa kế

{

  ...

}

class Employee : Person // lớp thừa kế

{

  ...

}

Chúng ta không thể gán một đối tượng đến một biến có kiểu dữ liệu khác kiểu của đối tượng, ví dụ sau bị lỗi:

Student st = new Student();

Employee e = st; //lỗi do khác kiểu

Tuy nhiên, chúng ta có thể gán một đối tượng đến biến có kiểu dữ liệu được khai báo là lớp cao hơn lớp, là kiểu của đối tượng, trong cấu trúc thừa kế. Ví dụ sau hợp lệ:

Student st = new Student();

Person p = st; //OK

Trường hợp ngược lại là không đúng như ví dụ sau:

Person p = new Person();

Student st = p; //Lỗi

Điều này cũng tự nhiên bởi vì không phải mọi Person đều là Student (có thể là Employee), nhưng mọi Student phải là Person.

Polymophism (đa hình)

Các phương thức trong lớp cha có thể có thể được thừa kế từ lớp con nếu phạm vi truy cập của nó là public hay protected. Mặc khác, chúng ta có thể định nghĩa lại các phương thức được thừa kế nhờ một tính năng thú vị khác trong mô hình hướng đối tượng là tính đa hình (polymophism). Ví dụ phương thức Talk() của lớp Person có thể được thừa kế và định nghĩa lại trong lớp Student. Muốn vậy, khi định nghĩa phương thức Talk trong Person phải có từ khoá virtual và phương thức Talk trong Student được định nghĩa lại với từ khoá override, cụ thể lớp Person:

Lớp Person

public class Person

{

   public virtual void Talk()

  {

   // Code thực thi

  }

}

Lớp Student

public class Student : Person

{

  public override void Talk(msg As String)

  {

   // Code thực thi

  }

}

Phạm vi truy cập (access modifiers)

Các phần trên chúng ta đã đề cập đến phạm vi truy cập của các thuộc tính hay phương thức của đối tượng. Cụ thể có 4 phạm vi truy cập thể hiện qua 4 từ khoá là public, private, protected và internal, có thể được mô tả như sau:

VB	C#	Mô tả
Public	public	Thuộc tính, phương thức có thể được truy cập bởi lớp sở hữu và các lớp khác.
Protected	protected	Thuộc tính, phương thức có thể được truy cập bởi lớp sở hữu và các lớp thừa kế nó.
Friend	internal	Thuộc tính, phương thức có thể được chia sẻ bởi lớp sở hữu và các lớp thừa kế và các lớp trong cùng một assembly. Một assembly là một tập hợp các files được biên dịch (như exe hay dll) chứa các code .NET có thể dùng lại.
Private	private	Thuộc tính, phương thức có thể được truy cập chỉ bởi lớp sở hữu.

Ví dụ:

public class A

{

  public int x;

  private string y;

  protected double i;

  protected internal date j;

}

public class B : A

{

  public void Init()

  {

   x = 5; // x kế thừa từ A

   i = 4.5; // i kế thừa từ A

   j = Date.Now; // j kế thừa từ A

   y = "Hello";// phát sinh lỗi vì y là private

  }

}

public class C

{

  public void Test()

  {

   B myB = new B();

   myB.x; // x kế thừa từ A và có phạm vi public

   myB.Init(); //phương thức public của B

  }

}

Phương thức mở rộng (extension method)

Thừa kế là tính năng mạnh mẽ giúp chúng ta mở rộng tính năng cho các thành phần sẵn có. Tuy nhiên, trong một vài trường hợp, sử dụng thừa kế là không hợp lệ. Ví dụ chúng ta muốn thêm phương thức Negate() đến kiểu int dùng để hiển thị số nguyên là phủ định của số nguyên hiện tại. Sử dụng thừa kế là không khả thi vì int hay System.Int32 là một structure chứ không phải là một class nên không thể dùng thừa kế. Giải pháp cho các trường hợp này là dùng phương thức mở rộng.

Phương thức mở rộng cho phép chúng ta mở rộng một kiểu có sẵn (lớp hay structure) với các phương thức tĩnh.

Chúng ta định nghĩa một phương thức mở rộng trong một lớp static và xác định kiểu mà chúng ta cần mở rộng cho tham số đầu tiên của phương thức cùng với từ khoá this. Ví dụ chúng ta thêm phương thức Negate() đến kiểu int nên tham số đầu tiên của Negate sẽ có kiểu int và đi kèm từ khoá this như sau:

static class Util

{

  public static int Negate(this int i)

  {

   return –i;

   }

}

Sử dụng phương thức <strong>Negate</strong>() như sau:

int x = 12;

MessageBox.Show(x.Negate().ToString());//-12

Trình biên dịch C# sẽ tự động phát hiện tất cả các phương thức mở rộng trong tất cả các lớp tĩnh nên chúng ta không cần khai báo lớp tĩnh chứa phương thức Negate (Util). Nếu sử dụng lớp Util, chúng ta có thể viết:

int x = 12;

MessageBox.Show(Util.Negate(x).ToString());//-12

Học C# và WPF >