qq设计之里氏替换原则

柔情只为你懂 2022-08-21 06:38 84阅读 0赞

在面向对象的程序设计中，里氏替换原则（Liskov Substitution principle）是对子类型的特别定义。它由芭芭拉·利斯科夫（Barbara Liskov）在1987年在一次会议上名为“数据的抽象与层次”的演说中首先提出。  
                                                                                            --------摘自维基百科  
  
肯定有不少人跟我刚看到这项原则的时候一样，对这个原则的名字充满疑惑。其实原因就是这项原则最早是在1987年，由麻省理工学院的一位姓里的女士（Barbara Liskov）提出来的。   
  
定义  
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。  
所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。  
  
  
问题  
有一功能Q1，由类A完成。现需要将功能Q1进行扩展，扩展后的功能为P，其中P由原有功能Q1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Q1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。  
  
继承  
继承包含这样一层含义：父类中凡是已经实现好的方法（相对于抽象方法而言），实际上是在设定一系列的规范和契约，虽然它不强制要求所有的子类必须遵从这些契约，但是如果子类对这些非抽象方法任意修改，就会对整个继承体系造成破坏。而里氏替换原则就是表达了这一层含义。  
  
继承作为面向对象三大特性之一，在给程序设计带来巨大便利的同时，也带来了弊端。比如使用继承会给程序带来侵入性，程序的可移植性降低，增加了对象间的耦合性，如果一个类被其他的类所继承，则当这个类需要修改时，必须考虑到所有的子类，并且父类修改后，所有涉及到子类的功能都有可能会产生故障。   
  
举例说明继承的风险，我们需要完成一个两数相减的功能，由类A来负责。

class A{
        public int function1(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.function1(100,50));
            System.out.println("100-90="+a.function1(100,90));
        }
    }

查看一下输出结果为：100-50=50,100-90=10  
  
我们现在又有了新的需求，完成两数相加，然后在与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，然后在加100；  
  
由于类A已经实现了第一个功能，所以类B继承类A后，只需要完成第二个功能就可以了，下面我们来看下具体实现：

class B extends A{   
        public int function1(int a, int b){   
            return a+b;   
        }   
        public int function2(int a, int b){   
            return function1(a,b)+100;   
        }   
    }   
    
    public class Client{   
        public static void main(String[] args){   
            B b = new B();   
            System.out.println("100-50="+b.function1(100, 50));   
            System.out.println("100-,90="+b.function1(100, 90));   
            System.out.println("100+20+100="+b.function2(100, 20));   
        }   
    }

查看一下输出结果为：100-50=150,100-90=190，100+20+100=220；  
  
通过以上操作你会发现我们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。  
  
里氏替换原则通俗的来讲就是：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。  
里氏替换原则包含以下四层含义：  
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。  
子类中可以增加自己特有的方法。   
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。   
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。