设计模式六大原则 - 里氏替换原则

前端之家收集整理的这篇文章主要介绍了设计模式六大原则 - 里氏替换原则前端之家小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。

我们都知道面向对象有三大特性:封装、继承、多态。所以我们在实际开发过程中,子类在继承父类后,根据多态的特性,可能是图一时方便,经常任意重写父类方法,那么这种方式会大大增加代码出问题的几率。比如下面场景:类C实现了某项功能F1。现在需要对功能F1作修改扩展,将功能F1扩展为F,其中F由原有的功能F1和新功能F2组成。新功能F由类C的子类C1来完成,则子类C1在完成功能F的同时,有可能会导致类C的原功能F1发生故障。这时候里氏替换原则就闪亮登场了。

原文链接http://tianweili.github.io/blog/2015/02/04/liskov-substitution-principle/

什么是里氏替换原则

前面说过的单一职责原则,从字面意思就很好理解,但是里氏替换原则就有点让人摸不着头脑。查过资料后发现原来这项原则最早是在1988年,由麻省理工学院一位姓里的女士(Liskov)提出来的。

英文缩写:LSP (Liskov Substitution Principle)。

严格的定义: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都换成o2时,程序P的行为没有变化,那么类型T2是类型T1的子类型。

通俗的定义:所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。

更通俗的定义:子类可以扩展父类功能,但不能改变父类原有的功能

代码示例

     
     
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//抽象父类电脑
public abstract class Computer {
public abstract void use();
}
class IBM extends Computer{
@Override
public void use() {
System.out.println( "use IBM Computer.");
}
}
class HP extends Computer{
@Override
public void use() {
System.out.println( "use HP Computer.");
}
}
public class Client{
public static void main(String[] args) {
Computer ibm = new IBM();
Computer hp = new HP(); //引用基类的地方能透明地使用其子类的对象。
ibm.use();
hp.use();
}
}

四层含义

里氏替换原则包含以下4层含义:

子类可以实现父类的抽象方法,但是不能覆盖父类的非抽象方法

在我们做系统设计时,经常会设计接口或抽象类,然后由子类来实现抽象方法,这里使用的其实就是里氏替换原则。子类可以实现父类的抽象方法很好理解,事实上,子类也必须完全实现父类的抽象方法,哪怕写一个空方法,否则会编译报错。

里氏替换原则的关键点在于不能覆盖父类的非抽象方法父类中凡是已经实现好的方法,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规范,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。

在面向对象的设计思想中,继承这一特性为系统的设计带来了极大的便利性,但是由之而来的也潜在着一些风险。就像开篇所提到的那一场景一样,对于那种情况最好遵循里氏替换原则,类C1继承类C时,可以添加方法完成新增功能,尽量不要重写父类C的方法。否则可能带来难以预料的风险,比如下面一个简单的例子还原开篇的场景:

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public class C {
public int func(int a,int b){
return a+b;
}
}
public class C1 extends C{
@Override
public int func(int a,int b) {
return a-b;
}
}
public class Client{
public static void main(String[] args) {
C c = new C1();
System.out.println( "2+1=" + c.func( 2,1));
}
}

运行结果:2+1=1

上面的运行结果明显是错误的。类C1继承C,后来需要增加功能,类C1并没有新写一个方法,而是直接重写了父类C的func方法,违背里氏替换原则,引用父类的地方并不能透明的使用子类的对象,导致运行结果出错。

子类中可以增加自己特有的方法

在继承父类属性方法的同时,每个子类也都可以有自己的个性,在父类的基础上扩展自己的功能。前面其实已经提到,当功能扩展时,子类尽量不要重写父类方法,而是另写一个方法,所以对上面的代码加以更改,使其符合里氏替换原则,代码如下:

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int b){
     
     
     
     
return a+b;
}
}
public class C1 extends C{
public int func2(int a,int b) {
return a-b;
}
}
public class Client{
public static void main(String[] args) {
C1 c = new C1();
System.out.println( "2-1=" + c.func2( 2,1));
}
}

运行结果:2-1=1

当子类覆盖或实现父类方法时,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

代码示例

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import java.util.HashMap;
public class Father {
public void func(HashMap m){
System.out.println( "执行父类...");
}
}
import java.util.Map;
public class Son extends Father{
public void func(Map m){ //方法的形参比父类的更宽松
System.out.println( "执行子类...");
}
}
import java.util.HashMap;
public class Client{
public static void main(String[] args) {
Father f = new Son(); //引用基类的地方能透明地使用其子类的对象。
HashMap h = new HashMap();
f.func(h);
}
}

运行结果:执行父类

注意Son类的func方法前面是不能加@Override注解的,因为否则会编译提示报错,因为这并不是重写(Override),而是重载(Overload),因为方法的输入参数不同。重写和重载的区别在Java面向对象详解一文中已作解释,此处不再赘述。

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

代码示例:

import java.util.Map;
public abstract class Father {
public abstract Map func();
}
import java.util.HashMap;
public class Son extends Father{
@Override
public HashMap func(){ //方法的返回值比父类的更严格
HashMap h = new HashMap();
h.put( "h","执行子类...");
return h;
}
}
public class Client{
public static void main(String[] args) {
Father f = new Son(); //引用基类的地方能透明地使用其子类的对象。
System.out.println(f.func());
}
}

执行结果:{h=执行子类…}

总结

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,也带来了一些弊端,它增加了对象之间的耦合性。因此在系统设计时,遵循里氏替换原则,尽量避免子类重写父类方法,可以有效降低代码出错的可能性。


作者:李天炜

原文链接http://tianweili.github.io/blog/2015/02/04/liskov-substitution-principle/

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原文链接:https://www.f2er.com/javaschema/282972.html

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