Волею судьбы мне приходится читать спецкурс по паттернам проектирования в вузе. Спецкурс обязательный, поэтому, студенты попадают ко мне самые разные. Конечно, есть среди них и практикующие программисты. Но, к сожалению, большинство испытывают затруднения даже с пониманием основных терминов ООП.
Для этого я постарался на более-менее живых примерах объяснить базовые понятия ООП (класс, объект, интерфейс, абстракция, инкапсуляция, наследование и полиморфизм).
Первая часть, представленная ниже, посвящена классам, объектам и интерфейсам.
Вторая часть иллюстрирует инкапсуляцию, полиморфизм и наследование
Основные понятия ООП
Класс
Представьте себе, что вы проектируете автомобиль. Вы знаете, что автомобиль должен содержать двигатель, подвеску, две передних фары, 4 колеса, и т.д. Ещё вы знаете, что ваш автомобиль должен иметь возможность набирать и сбавлять скорость, совершать поворот и двигаться задним ходом. И, что самое главное, вы точно знаете, как взаимодействует двигатель и колёса, согласно каким законам движется распредвал и коленвал, а также как устроены дифференциалы. Вы уверены в своих знаниях и начинаете проектирование.
Вы описываете все запчасти, из которых состоит ваш автомобиль, а также то, каким образом эти запчасти взаимодействуют между собой. Кроме того, вы описываете, что должен сделать пользователь, чтобы машина затормозила, или включился дальний свет фар. Результатом вашей работы будет некоторый эскиз. Вы только что разработали то, что в ООП называется класс.
Класс – это описания сущности, определяющий состояние и поведение, зависящее от этого состояния, а также правила для взаимодействия с данной сущностью (контракт).
С точки зрения программирования класс можно рассматривать как набор данных (полей, атрибутов, членов класса) и функций для работы с ними (методов).
С точки зрения структуры программы, класс является сложным типом данных.
В нашем случае, класс будет отображать сущность – автомобиль. Атрибутами класса будут являться двигатель, подвеска, кузов, четыре колеса и т.д. Методами класса будет «открыть дверь», «нажать на педаль газа», а также «закачать порцию бензина из бензобака в двигатель». Первые два метода доступны для выполнения другим классам (в частности, классу «Водитель»). Последний описывает взаимодействия внутри класса и не доступен пользователю.
В дальнейшем, несмотря на то, что слово «пользователь» ассоциируется с пасьянсом «Косынка» и «Microsoft Word», мы будем называть пользователями тех программистов, которые используют ваш класс, включая вас самих. Человека, который является автором класса, мы будем называть разработчиком.
Объект
Вы отлично потрудились и машины, разработанные по вашим чертежам, сходят с конвейера. Вот они, стоят ровными рядами на заводском дворе. Каждая из них точно повторяет ваши чертежи. Все системы взаимодействуют именно так, как вы спроектировали. Но каждая машина уникальна. Они все имеют номер кузова и двигателя, но все эти номера разные, автомобили различаются цветом, а некоторые даже имеют литьё вместо штампованных дисков. Эти автомобили, по сути, являются объектами вашего класса.
Объект (экземпляр) – это отдельный представитель класса, имеющий конкретное состояние и поведение, полностью определяемое классом.
Говоря простым языком, объект имеет конкретные значения атрибутов и методы, работающие с этими значениями на основе правил, заданных в классе. В данном примере, если класс – это некоторый абстрактный автомобиль из «мира идей», то объект – это конкретный автомобиль, стоящий у вас под окнами.
Интерфейс
Когда мы подходим к автомату с кофе или садимся за руль, мы начинаем взаимодействие с ними. Обычно, взаимодействие происходит с некоторого набора элементов: щель для приёмки монеток, кнопка выбора напитка и отсек выдачи стакана в кофейном автомате; руль, педали, рычаг коробки переключения передач в автомобиле. Всегда существует некоторый ограниченный набор элементов управления, с которыми мы можем взаимодействовать.
Интерфейс – это набор методов класса, доступных для использования другими классами.
Очевидно, что интерфейсом класса будет являться набор всех его публичных методов в совокупности с набором публичных атрибутов. По сути, интерфейс специфицирует класс, чётко определяя все возможные действия над ним.
Хорошим примером интерфейса может служить приборная панель автомобиля, которая позволяет вызвать такие методы, как увеличение скорости, торможение, поворот, переключение передач, включение фар, и т.п. То есть все действия, которые может осуществить другой класс (в нашем случае – водитель) при взаимодействии с автомобилем.
Иван Шишкин родился в купеческой семье в небольшом городе Елабуге Вятской губернии (на территории современного Татарстана). Отец художника, Иван Васильевич, был весьма уважаемым в городе человеком: несколько лет подряд избирался городским главой, провел в Елабуге деревянный водопровод на собственные средства и даже создал первую книгу об истории города.
Будучи человеком разносторонних увлечений, он мечтал дать сыну хорошее образование и в 12 лет отправил его в Первую казанскую гимназию. Однако молодой Шишкин уже тогда интересовался искусством больше, чем точными науками. В гимназии ему было скучно и, не закончив обучение, он вернулся в родительский дом со словами, что чиновником делаться не хочет. Тогда же начали формироваться его взгляды на искусство и призвание художника, которые он сохранил на протяжении всей жизни.
Мать Шишкина, Дарью Александровну, расстраивала не сына к учебе и домашним делам. Она не одобряла его увлечения рисованием и называла это занятие «пачкотней бумаги». Отец хоть и симпатизировал страсти Ивана к прекрасному, также не разделял его отстраненности от жизненных проблем. Шишкину приходилось прятаться от родных и рисовать при свечах по ночам.
Всерьез о профессии художника Шишкин задумался впервые, когда в Елабугу приехали московские живописцы, чтобы расписать иконостас местной церкви. Они и рассказали ему о Московском училище живописи и ваяния — и тогда Шишкин твердо решил следовать за своей мечтой. С трудом, но он уговорил отца позволить ему уехать, и тот отправил художника в Москву, надеясь, что из сына однажды вырастет второй Карл Брюллов.
«Изображение всего, что имеет жизнь, есть главная трудность искусства»
В 1852 году Шишкин поступил в Московское училище живописи и ваяния, где обучался под руководством художника-портретиста Аполлона Мокрицкого. Тогда в своих еще слабых работах он мечтал приблизиться к природе настолько, насколько возможно, и постоянно зарисовывал интересные ему виды и детали пейзажа. О его рисунках постепенно узнала вся школа. Сокурсники и даже учителя отмечали, что «Шишкин рисует такие виды, какие еще никто до него не рисовал: просто поле, лес, река, — а у него они выходят так красиво, как и швейцарские виды». К концу обучения стало ясно: у художника был несомненный — и действительно единственный в своем роде — талант.
Не останавливаясь на достигнутом, в 1856 году Шишкин поступил в Императорскую Академию художеств в Санкт-Петербурге, где быстро зарекомендовал себя как блестящий студент с выдающимися Подлинной школой для художника стал Валаам, куда он отправился для летней работы на натуре. Он начал обретать собственный стиль и отношение к природе. С вниманием биолога он осматривал и ощупывал стволы деревьев, травы, мхи, мельчайшие листья. Его этюд «Сосна на Валааме» принес автору серебряную медаль и зафиксировал стремление Шишкина передать простую, не романтизированную красоту природы.
В 1860 году Шишкин окончил академию с большой золотой медалью, полученной им также за виды Валаама, и отправился за границу. Он посетил Мюнхен, Цюрих и Женеву, много писал пером, впервые попробовал гравировать «царской водкой». В 1864 году художник переехал в Дюссельдорф, где приступил к работе над «Видом в окрестностях Дюссельдорфа». Этот пейзаж, наполненный воздухом и светом, принес ему звание академика.
После шести лет заграничных путешествий Шишкин вернулся в Россию. Первое время он жил в Петербурге, где встречался со старыми товарищами по академии, которые организовали к тому моменту Санкт-Петербургскую артель художников (позднее — Товарищество передвижных художественных выставок). По воспоминаниям Александры Комаровой, племянницы живописца, сам он в артели никогда не состоял, но постоянно бывал на творческих пятницах своих друзей и принимал в их делах самое живое участие.
В 1868 году Шишкин впервые женился. Его супругой стала сестра друга, пейзажиста Федора Васильева — Евгения. Художник любил ее и родившихся в браке детей, не мог надолго уезжать от них, так как считал, что без него дома обязательно произойдет что-то ужасное. Шишкин превратился в нежного отца, чуткого мужа и радушного хозяина, в доме которого постоянно гостили приятели.
«Гений искусства требует, чтобы ему была посвящена вся жизнь художника»
В 1870-х годах Шишкин еще сильнее сблизился с передвижниками, став одним из учредителей Товарищества передвижных художественных выставок. Его друзьями были Константин Савицкий, Архип Куинжди и Иван Крамской. С Крамским у них были особенно теплые отношения. Художники вместе путешествовали по России в поисках новой натуры, Крамской наблюдал за успехами Шишкина и восхищался тем, как его друг и коллега был внимателен к природе в самых разных ее состояниях, как точно и тонко он передавал цвет. Талант Шишкина в который раз отметила и Академия, возведя его в звание профессора за картину «Лесная глушь».
5+3+2=10*2=20(см)-периметр