里氏替换原则(LiskovSubstitution Principle, LSP)
看到里氏替换原则,感觉很好奇,名字很怪,哈哈哈,其实这项原则最早是在1988年,由麻省理工学院的一位姓里的女士(Barbara Liskov)提出来的,向伟大的IT届的女精英们致敬!
定义1:如果对应类型为S的对象o1,有类型为T的对象o2,使得以T定义的所有程序P,在所有的对象o1都替换成o2时,程序P的行为没有发生变化,那么类型S是类型T的子类型。
定义2:所有引用基类的地方都必须能够透明地使用其子类的对象。
问题由来:有一功能P1,由类A完成。现需要对功能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的非抽象方法,也尽量不要重载父类A的方法。
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,子类在继承父类的同时,会对父类中的非抽象方法进行重写或重载,那么在一定程度上污染了父类;此外,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。特别说明:以下的例子来自于网友卡奴达摩的专栏,在此特别感谢!
- classA{
- publicintfunc1(inta,intb){
- returna-b;
- }
- }
- classClient{
- staticvoidmain(String[]args){
- Aa=newA();
- System.out.println("100-50="+a.func1(100,50));
- System.out.println("100-80="+a.func1(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:
- classBextendsA{
- returna+b;
- intfunc2(returnfunc1(a,b)+100;
- Bb=newB();
- System.out.println("100-50="+b.func1( System.out.println("100-80="+b.func1( System.out.println("100+20+100="+b.func2(20));
- }