设计模式原则之里氏代换原则

通俗简单的说就是:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。

(1)子类可以实现父类的抽象方法,但不能覆盖父类的非抽象方法。

(2)子类中可以增加自己特有的方法。

(3)当子类的方法重载父类的方法时,方法的前置条件(即方法的形参)要比父类方法的输入参数更宽松。【注意区分重载和重写】

(4)当子类的方法实现父类的抽象方法时,方法的后置条件(即方法的返回值)要比父类更严格。


里氏代换原则(Liskov Substitution Principle LSP)面向对象设计的基本原则之一。

 里氏代换原则中说,任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现。

 LSP是继承复用的基石,只有当衍生类可以替换掉基类,软件单位的功能不受到影响时,基类才能真正被复用,而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开-闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现,所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。

解剖为下面的描述:

定义1:如果对每一个类型为 T1的对象 o1,都有类型为 T2 的对象o2,使得以 T1定义的所有程序 P 在所有的对象 o1 都代换成 o2 时,程序 P 的行为没有发生变化,那么类型 T2 是类型 T1 的子类型。

定义2:所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。

通俗简单的说就是:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。


问题由来:有一功能P1,由类A完成。现需要将功能P1进行扩展,扩展后的功能为P,其中P由原有功能P1与新功能P2组成。新功能P由类A的子类B来完成,则子类B在完成新功能P2的同时,有可能会导致原有功能P1发生故障。

解决方案:当使用继承时,遵循里氏替换原则。类B继承类A时,除添加新的方法完成新增功能P2外,尽量不要重写父类A的方法,也尽量不要重载父类A的方法。

class A{

    public int func1(int a, int b){

        return a-b;

    }

}

public class Client{

    public static void main(String[] args){

        A a = new A();

        System.out.println("100-50="+a.func1(100, 50));

        System.out.println("100-80="+a.func1(100, 80));

    }

}

运行结果:

100-50=50

100-80=20

后来,我们需要增加一个新的功能:完成两数相加,然后再与100求和,由类B来负责。即类B需要完成两个功能:

两数相减。

两数相加,然后再加100。

由于类A已经实现了第一个功能【两数相减】,所以类B继承类A后,只需要再完成第二个功能【两数相加,然后再加100】就可以了,代码如下:

class B extends A{

    public int func1(int a, int b){

        return a+b;

    }


    public int func2(int a, int b){

        return func1(a,b)+100;

    }

}

public class Client{

    public static void main(String[] args){

        B b = new B();

        System.out.println("100-50="+b.func1(100, 50));

        System.out.println("100-80="+b.func1(100, 80));

        System.out.println("100+20+100="+b.func2(100, 20));

    }

}

类B完成后,运行结果:

100-50=150

100-80=180

100+20+100=220

我们发现原本运行正常的相减功能发生了错误。原因就是类B在给方法起名时无意中重写了父类的方法,造成所有运行相减功能的代码全部调用了类B重写后的方法,造成原本运行正常的功能出现了错误。在本例中,引用基类A完成的功能,换成子类B之后,发生了异常在实际编程中,我们常常会通过重写父类的方法来完成新的功能,这样写起来虽然简单,但是整个继承体系的可复用性会比较差,特别是运用多态比较频繁时,程序运行出错的几率非常大。

如果非要重写父类的方法,比较通用的做法是:原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类,原有的继承关系去掉,采用依赖、聚合,组合等关系代替。

再次来理解里氏替换原则:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。它包含以下4层含义:

(1)子类可以实现父类的抽象方法,但不能覆盖父类的非抽象方法。

(2)子类中可以增加自己特有的方法。

(3)当子类的方法重载父类的方法时,方法的前置条件(即方法的形参)要比父类方法的输入参数更宽松。【注意区分重载和重写】

(4)当子类的方法实现父类的抽象方法时,方法的后置条件(即方法的返回值)要比父类更严格。

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