设计模式六大原则2—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2—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。

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!

  1. classA{
  2. publicintfunc1(inta,intb){
  3. returna-b;
  4. }
  5. }
  6. classClient{
  7. staticvoidmain(String[]args){
  8. Aa=newA();
  9. System.out.println("100-50="+a.func1(100,50));
  10. System.out.println("100-80="+a.func1(80));
  11. }

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:

[java]copy
    classBextendsA{
  1. returna+b;
  2. intfunc2(returnfunc1(a,b)+100;
  3. Bb=newB();
  4. System.out.println("100-50="+b.func1( System.out.println("100-80="+b.func1( System.out.println("100+20+100="+b.func2(20));
  5. }

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方法,造成所有运行相减功能代码全部调用了类B重写后的方法,造成原本运行正常的功能出现了错误在实际编程中,我们常常会通过重写父类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。即覆写或者实现父类方法时输入的参数可以被放大。 “契约优先”的原则,就是接口,这种设计方法也叫做Design by Contract. 前置条件就是你要让我执行,就必须满足我的条件;后置条件就是我执行完了需要反馈。
  • 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。即
    覆写或者实现父类方法输出的结果可以被缩小。

    父类的一个方法的返回值是一个类型T,子类的相同方法(重载或覆写)的返回值为S,那么里氏替换原则就要求S必须小于等于T,也就是说要么S和T是同一个类型,要么S是T的子类。

    后两层含义其实就是:继承类方法必须接受任何基类方法能接受的任何条件(参数)。同样,继承类必须顺从基类的所有后续条件。这样,我们就有了基于合同的LSP,基于合同的LSP是LSP的一种强化。

    好处:

    增强程序的健壮性,版本升级时也可以保持非常好的兼容性。即使增加子类,原有的子类还可以继续运行。

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