คลาส (คอมพิวเตอร์)

ในการเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุ คลาส (class) คือต้นแบบที่กำหนดคุณสมบัติและพฤติกรรมการทำงานของอ็อบเจกต์ทึ่ถูกสร้างมาจากคลาสนั้นๆ

องค์ประกอบของคลาสมีสองส่วนหลักได้แก่

1. ข้อมูล (data) หรือ คุณสมบัติ (property) สำหรับเก็บข้อมูลในการทำงานหรือบอกสถานะปัจจุบันของอ็อบเจกต์ ตัวอย่างเช่น คลาสชนิดบัญชีธนาคารสามารถมีข้อมูลคือ เลขที่บัญชี, ชื่อเจ้าของบัญชี, และยอดเงินปัจจุบัน
2. พฤติกรรมการทำงาน (method หรือ function) เป็นส่วนรับคำสั่งและทำงานตามคำสั่งนั้น เช่นคลาสบัญชีธนาคารจากตัวอย่างข้างบนอาจจะมีฟังก์ชันสำหรับฝากและถอนเงินจากบัญชี เป็นต้น

นอกจากนี้ คลาสยังสามารถมีฟังก์ชันพิเศษเรียกว่า constructor ซึ่งจะถูกเรียกใช้ในเวลาที่กำลังสร้างอ็อบเจกต์จากคลาสเพื่อตั้งค่าเริ่นต้นให้กับข้อมูลและคุณสมบัติของอ็อบเจกต์นั้น

โครงสร้างของคลาส ในแบบ UML

การจำกัดการเข้าถึง

เราสามารถจำกัดความสามารถในการเห็นและใช้งานของแต่ละสมาชิกของคลาสหรือแม้แต่ตัวคลาสเองจากโลกภายนอกได้ ผลที่ได้คือข้อมูลและการทำงานส่วนตัวของคลาสจะถูกซ่อนไว้ โลกภายนอกสามารถขอให้อ็อบเจกต์ทำงานผ่านฟังก์ชันสาธารณะเท่านั้นโดยที่ไม่มีความจำเป็นจะต้องรู้รายละเอียดการทำงานภายในของคลาสนั้น ซึ่งก็เข้าหลักการที่เรียกว่า Encapsulation นั่นเอง

สมาชิกส่วนตัว (private members) มีเพียงอ็อบเจกต์ของคลาสนั้นเท่านั้นที่สามารถเห็นและใช้งานสมาชิกเหล่านี้ได้ โลกภายนอกจะไม่มีทางรู้เลยว่าคลาสมีสมาชิกเหล่านี้อยู่

สมาชิกสาธารณะ (public members) โลกภายนอกสามารถเรียกใช้สมาชิกเหล่านี้ได้โดยไม่มีข้อจำกัด

สมาชิกคุ้มครอง (protected members) อยู่ระัหว่างแบบส่วนตัวกับสาธารณะ สามารถเรียกใช้ได้โดยคลาสนั้นเองและคลาสย่อยที่สร้างมาจากคลาสนั้น เท่านั้น

ความสัมพันธ์ระหว่างคลาส

• คลาสมีคลาสอื่นเป็นส่วนประกอบ (has-a) เช่นคลาสบัญชีรถยนต์มีคลาสเครื่องยนต์เป็นส่วนประกอบอยู่ภายใน
• คลาสหลักกับคลาสย่อย (is-a) เช่นคลาสรถยนต์เป็นคลาสหลักสามารถวิ่งได้ มีรถแข่งและรถบรรทุกเป็นคลาสย่อย ทั้งรถแข่งและรถบรรทุกเป็นรถยนต์ชนิดหนึ่งจึงสามารถวิ่งได้เช่นกัน เข้าหลักการ Inheritance แต่รถแข่งสามารถวิ่งได้เร็ว รถบรรทุกสามารถขนของได้มาก เป็นคุณสมบัติเพิ่มเติม

ความสัมพันธ์แบบคลาสหลักกับคลาสย่อยนี้ทำให้เกิดหลักสำคัญอีกอย่างคือ Polymorphism คือทั้งรถแข่งและรถบรรทุกสามารถเลี้ยวได้โดยการบังคับพวงมาลัย แต่รถทั้งสองชนิดจะมีการตอบสนองที่ต่างกัน คือรถแข่งจะเลี้ยวได้ไวกว่าในขณะที่รถบรรทุกเลี้ยวอย่างรวดเร็วไม่ได้เพราะจะทำให้พลิกคว่ำ

คลาสแบบพิเศษ

คลาสแบบ Abstract คือคลาสหลักที่จะต้องถูกซับคลาส ไม่สามารถสร้างอ็อบเจกต์โดยตรงจากคลาสนี้ได้ มีจุดมุ่งหมายเพื่อประกาศสมาชิกร่วมบางส่วนของคลาสย่อยแต่ยังไม่นิยามรายละเอียดการทำงาน ปล่อยให้เป็นหน้าที่ของคลาสย่อยที่จะนิยามวิธีการทำงานแตกต่างกันไปตามความมุ่งหมายพิเศษของแต่ละคลาสย่อย

Interface คือข้อตกลงว่าคลาสที่มีอินเตอร์เฟสชนิดนั้นๆ สามารถทำงานตามข้อตกลงที่นิยามไว้ในอินเตอร์เฟสได้

ลักษณะของคลาสที่ดี

• ซ่อนข้อมูลและคุณสมบัติส่วนตัวของคลาสโดยตั้งค่าให้เป็น private โลกภายนอกสามารถเข้าถึงข้อมูลเหล่านี้ผ่านทางฟังก์ชันพิเศษที่จะมีการตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูล
• ตั้งค่าเริ่มต้นของข้อมูลและคุณสมบัติของคลาสเสมอ อ็อบเจกต์จะอยู่ในสถานะที่พร้อมถูกใช้งานทันที
• แตกคลาสที่มีภาระมาก (responsibilities) ออกเป็นส่วนย่อยๆ และแบ่งความรับผิดชอบที่เฉพาะเจาะจงให้กับคลาสเล็กๆ เหล่านั้น คลาสที่ใหญ่เกินไปและทำงานหลายอย่างจะยากต่อการบำรุงรักษาและแก้ไข
• ตั้งชื่อสมาชิกให้สัมพันธ์กับหน้าที่ของมันเพื่อบ่งบอกจุดมุ่งหมายที่แน่ชัด จะทำให้ง่ายต่อการแก้ไขโปรแกรมต่อไป

ตัวอย่าง

ภาษาซีชาร์ป

public class Example {
    static void Main() {
        System.Console.WriteLine("Hello, world!");
    }
}

ภาษาจาวา

public class Account {
    private String accountName;
    private String accountNumber;
    private double balance;
    
    public void deposit(double amount) {
        balance = balance + amount;
    }
    
    public void withdraw(double amount) {
        balance = balance - amount;
    }
    
    public String getAccountName() {
        return accountName;
    }

    public void setAccountName(String name) {
        accountName = name;
    }

    public String getAccountNumber() {
        return accountNumber;
    }

    public void setAccountNumber(String number) {
        accountNumber = number;
    }

    public double getBalance() {
        return balance;
    }

    public void setBalance(double amount) {
        balance = amount;
    }
}