设计模式六大原则（2）：里氏替换原则

是不是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1988年，由麻省理工学院的一位姓里的女士（Barbara Liskov）提出来的。

2002年，软件工程大师Robert C. Martin，出版了一本《Agile Software Development Principles Patterns and Practices》，在文中他把里氏代换原则最终简化为一句话：

“Subtypes must be substitutable for their base types”。也就是，子类必须能够替换成它们的基类（父类）。

我们把里氏代换原则解释得更完整一些：在一个软件系统中，子类应该可以替换任何基类（父类）能够出现的地方，并且经过替换以后，代码还能正常工作。

里氏代换原则目的就是要保证继承关系的正确性

里氏代换原则是实现抽象化的一种规范。违反里氏代换原则意味着违反了开闭原则，反之未必。里氏代换原则是使代码符合开闭原则的一个重要保证。

实现开闭原则的关键步骤是抽象化，基类与子类之间的继承关系就是一种抽象化的体现。因此，里氏代换原则是实现抽象化的一种规范。违反里氏代换原则意味着违反了开闭原则，反之未必。里氏代换原则是使代码符合开闭原则的一个重要保证。

通过里氏代换原则给我们带来了什么样的启示？
类的继承原则：如果一个继承类的对象可能会在基类出现的地方出现运行错误，则该子类不应该从该基类继承，或者说，应该重新设计它们之间的关系。
动作正确性保证：符合里氏代换原则的类扩展不会给已有的系统引入新的错误。

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 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，所以类B继承类A后，只需要再完成第二个功能就可以了，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。

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。它包含以下4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。
  

因为我们会发现在自己编程中常常会违反里氏替换原则，程序照样跑的好好的。所以大家都会产生这样的疑问，假如我非要不遵循里氏替换原则会有什么后果？

后果就是：你写的代码出问题的几率将会大大增加。