Was ist objektorientierte Programmierung (OOP)?
Die objektorientierte Programmierung (OOP) ist ein Software-Architektur-Konzept, das einerseits ein erfolgreiches Model zur Abstraktion von realen Bedingungen in Softwareanwendungen bietet.
Andererseits bieten die Methoden einer objektorientierten Programmierung den Software-Entwickler*innen ein ideales Vorgehensmodell zur Produktivitätssteigerung.
Objektorientierte Programmierung – Objektorientierung in der Software-Entwicklung
Die objektorientierte Programmierung (OOP) ist ein Paradigma der Softwareentwicklung, das auf der Modellierung realer oder abstrakter Entitäten in Form von Objekten basiert. Diese Objekte besitzen Eigenschaften (Attribute) und Verhalten (Methoden), wodurch Software modularer, wartbarer und erweiterbarer wird.
Im Gegensatz zu prozeduralen oder funktionalen Programmieransätzen ermöglicht OOP eine strukturierte und intuitive Organisation von Code, indem es sich an der Art und Weise orientiert, wie Menschen über reale Systeme nachdenken.
Zentrale Konzepte der objektorientierten Programmierung:
- Kapselung (Encapsulation): Daten und Methoden sind in Objekten gebündelt, wodurch ein gezielter Zugriff ermöglicht wird.
- Vererbung (Inheritance): Eigenschaften und Verhalten können von einer Basisklasse (Superklasse) auf abgeleitete Klassen (Subklassen) übertragen werden, um Wiederverwendbarkeit zu maximieren.
- Polymorphie (Polymorphism): Objekte verschiedener Klassen können über gemeinsame Schnittstellen (Interfaces) oder Vererbung einheitlich behandelt werden.
- Abstraktion (Abstraction): Unwesentliche Details werden ausgeblendet, um Komplexität zu reduzieren und das System besser verständlich zu machen.
Objektorientierung und Software-Design
Objektorientierte Softwareentwicklung betrifft immer das Design von Software und Anwendungen im Bezug zueinander.
Die Objektorientierung ist also ein Design-Pattern und als solches bereits in der Entwurfphase der Konzeption und Entwicklung von Software relevant. Die Entscheidung zur Nutzung einer objektorientierten Programmiersprache ist somit immer zugleich eine Entscheidung im Kontext der Software-Architektur.
Warum eignen sich objektorientierte Programm-Modelle zur Produktivitätssteigerung?
Der Ansatz einer objektorientierten Programmierung ermöglicht eine extrem hohe Wiederverwendbarkeit der in Objekten und Methoden definierten Programm-Logik.
Gleichzeitig sind die konzipierten Objekte und mit ihren Klassen und Funktionen immer leicht erweiterbar, so dass der Vorteil einer hochgradigen Erweiterbarkeit gegeben ist.
Unter diesen Voraussetzungen gelingt es einem/einer Programmierer*in benötigte Programmfunktionen in kürzerer Zeit zu realisieren, weil regelmäßig die Möglichkeit besteht bereits vorhandene Programm-Konzepte objektorientiert erweitern zu können.
Geschichte der objektorientierten Programmierung
Aus heutiger Perspektive gibt es kaum ernsthafte Alternativen zu einem objektorientierten Programm-Modell. Die in den 70er Jahren vorherrschende strukturierte Programmierung ist ein Gegenmodell und kann als evolutionäre Vorstufe verstanden werden.
Wie kommt es zum Wandel in Richtung einer Objektorientierung?
Den Siegeszug der Objektorientierung läutete der niederländische Informatiker Edsger W. Dijkstra ein. Dieser wies bereits 1968 darauf hin, dass die in Programmen bislang übliche go to-Anweisung katastrophale Auswirkungen auf die Qualität von Software hat. Aus Überzeugung schlug Dijkstra vor, diesen Programmbefehl aus allen höheren Programmiersprachen zu verbannen, siehe „Goto Statements Consideres Harmful„.
Die dann an Popularität gewinnenden Programmiersprachen Algol und Pascal war es zu verdanken, dass die Softwareentwicklung einen Verlauf in Richtung einer für Programmierer leicht verständlichen Ablaufsteuerung nahm.
Chunking – Probleme in Teilprobleme zerlegen
Die in der Informatik bewährte Vorgehensweise Probleme in Teilprobleme zu zerlegen ist als Chunking bekannt. Diese Methode ist auch ein zentraler Ansatz im Prototyping. Konzeptionell ist die Chunking-Methode ein Vorgehensmodell der schrittweisen Verfeinerung.
Darauf aufbauend entwickelte sich dann die strukturierte Programmierung in der Anwendungen in Prozeduren organisiert wurden.
Von einer modul-orientierten Programmierung zur objektorientierten Softwareentwicklung
Das anschließende Konzept der modulorientierten Programmierung ermöglichte in Folge die Realisierung von Software in Teams die jetzt parallel an Software-Modulen arbeiten konnten.
Ab den 90er Jahren bis heute hat sich das Modell der objektorientierten Softwareentwicklung durchgesetzt.
Objektorientierung und Software-Design
Die objektorientierte Softwareentwicklung ist eng mit dem Software-Design verknüpft. Sie bildet die Grundlage für viele moderne Design Patterns und Architekturansätze, darunter Model-View-Controller (MVC), Dependency Injection (DI) und Domain-Driven Design (DDD).
Die Entscheidung für eine objektorientierte Programmiersprache wie Java, C++, Python oder C# beeinflusst maßgeblich die Struktur und Skalierbarkeit einer Anwendung. Durch OOP können Softwarearchitekturen so entworfen werden, dass sie flexibel, wartbar und leicht erweiterbar sind.
Wichtige Prinzipien im Software-Design durch OOP:
- Separation of Concerns (SoC): Jede Klasse oder Komponente hat eine klar definierte Aufgabe.
- Single Responsibility Principle (SRP): Eine Klasse sollte nur eine einzige Verantwortlichkeit haben.
- Open-Closed Principle (OCP): Softwaremodule sollten erweiterbar, aber nicht modifizierbar sein.
- Dependency Inversion Principle (DIP): Abhängigkeiten sollten über abstrakte Schnittstellen definiert werden.
Warum eignen sich objektorientierte Programm-Modelle zur Produktivitätssteigerung?
OOP fördert Wiederverwendbarkeit, Erweiterbarkeit und Testbarkeit, wodurch Entwicklungsprozesse effizienter gestaltet werden können.
Vorteile:
✔ Code-Wiederverwendung: Durch Vererbung und Modularisierung lassen sich bestehende Komponenten ohne Duplikationen weiterverwenden.
✔ Bessere Wartbarkeit: Klare Strukturen erleichtern das Debugging und die Erweiterung von Software.
✔ Erhöhte Team-Effizienz: Teams können parallel an verschiedenen Klassen oder Modulen arbeiten, ohne sich gegenseitig zu blockieren.
✔ Bessere Testbarkeit: Durch Kapselung und Modularisierung lassen sich einzelne Komponenten isoliert testen.
Geschichte der objektorientierten Programmierung
Die Anfänge: Von der strukturierten zur objektorientierten Programmierung
Vor der Einführung objektorientierter Sprachen dominierten prozedurale und strukturierte Programmieransätze, wie Fortran, COBOL und Algol. Diese waren darauf ausgelegt, Programme linear auszuführen und Code in Funktionen oder Prozeduren zu organisieren.
Der Übergang zur objektorientierten Programmierung wurde durch mehrere wichtige Entwicklungen geprägt:
✔ 1960er: Entwicklung von Simula 67 – die erste objektorientierte Programmiersprache, die das Konzept von Klassen und Objekten einführte.
✔ 1970er: Smalltalk legte die Grundlage für moderne OOP-Paradigmen.
✔ 1980er: C++ kombinierte die Leistung von C mit objektorientierten Konzepten.
✔ 1990er: Java etablierte OOP als Standard für Unternehmensanwendungen durch die JVM (Java Virtual Machine).
Wie kommt es zum Wandel in Richtung einer Objektorientierung?
Der niederländische Informatiker Edsger W. Dijkstra kritisierte 1968 die Go-To-Anweisung als fehleranfälligen Kontrollfluss. Sein Aufsatz „Go To Statement Considered Harmful“ führte zu einem Paradigmenwechsel hin zu strukturierter und objektorientierter Programmierung.
Mit Pascal und Modula-2 begannen sich strikte Programmierprinzipien durchzusetzen, bevor OOP mit Sprachen wie C++, Java und Python zur dominierenden Methode wurde.
Chunking – Probleme in Teilprobleme zerlegen
In der Softwareentwicklung ist das Zerlegen komplexer Probleme in kleinere, handhabbare Module ein bewährtes Prinzip. Diese Methode wird als Chunking bezeichnet und ist eng mit OOP verwandt.
Von einer modularen zur objektorientierten Programmierung:
- Modulare Programmierung: Funktionen und Prozeduren organisieren Codeblöcke.
- Strukturierte Programmierung: Kontrollstrukturen wie If-Else und Schleifen verbessern die Lesbarkeit.
- Objektorientierung: Software wird durch die Modellierung realer Entitäten effizient und skalierbar.
Von einer modul-orientierten Programmierung zur objektorientierten Softwareentwicklung
Mit der zunehmenden Komplexität von Softwareprodukten wurde die modulare Programmierung durch OOP abgelöst. Während in modularen Ansätzen der Fokus auf prozeduraler Wiederverwendung lag, ermöglichte OOP flexiblere Architekturen.
Schlüsselmomente in der Weiterentwicklung:
✔ 1983: C++ wird als Erweiterung von C eingeführt.
✔ 1995: Java revolutioniert plattformunabhängige Anwendungen mit der JVM.
✔ 2000er: OOP-Sprachen wie Python und C# setzen sich für Webentwicklung und Unternehmenssoftware durch.
✔ Heute: OOP ist die dominierende Architektur in modernen Softwareprojekten, ergänzt durch funktionale Programmierung und komponentenbasierte Ansätze.
Die objektorientierte Programmierung hat sich als effizientes und skalierbares Paradigma für die moderne Softwareentwicklung etabliert. Ihre Konzepte ermöglichen strukturierte, modulare und wiederverwendbare Software, die sich besonders gut für große und komplexe Projekte eignet.
Während alternative Ansätze wie funktionale Programmierung und eventgetriebene Architekturen an Bedeutung gewinnen, bleibt OOP durch seine Flexibilität und Verständlichkeit weiterhin ein zentraler Bestandteil der Softwareentwicklung.
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