概要
Functions that use pointers or references to base classesmust be able to use objects of derived classes without knowing it.
所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。
即:
◇ 所以使用基类代码的地方,用派生类代码替换后,能够正确的执行动作处理。
◇ 换句话说,如果派生类替换了基类后,不能够正确执行动作,那么他们的继承关系就应该废除。
换个说法,只有满足以下2个条件的OO设计才可被认为是满足了LSP原则:
◇ 不应该在代码中出现if/else之类对子类类型进行判断的条件。以下代码就违反了LSP定义。
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01.if (obj typeof Class1) {
02. do something
03.} else if (obj typeof Class2) {
04. do something else
05.}
if (obj typeof Class1) {
do something
} else if (obj typeof Class2) {
do something else
}
或者说如果我们把代码中使用基类的地方用它的子类所代替,代码还能正常工作。
里氏替换原则LSP是使代码符合开闭原则的一个重要保证。同时LSP体现了:
◇ 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:从另一个侧面上保证了符合LSP设计原则的类的扩展不会给已有的系统引入新的错误。
类的继承原则:
Robert C. Martin氏在介绍Liskov Substitution Principle (LSP)的原文里,举了Rectangle和Square的例子。
这里沿用这个例子,但用Java语言对其加以重写,并忽略了某些细节只列出下面的精要
部分来说明里氏替换原则对类的继承上的约束。
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01.//代码:
02.
03.class Rectangle {
04. double width;
05. doubleheight;
06.
07.
08. public double getHeight() {
09. returnheight;
10. }
11. public void setHeight(doubleheight) {
12. this.height = height;
13. }
14. public double getWidth() {
15. returnwidth;
16. }
17. public void setWidth(doublewidth) {
18. this.width = width;
19. }
20.}
21.
22.class Square extends Rectangle {
23. public void setHeight(doubleheight) {
24. super.setHeight(height);
25. super.setWidth(height);
26. }
27.
28. public void setWidth(doublewidth) {
29. super.setHeight(width);
30. super.setWidth(width);
31. }
32.}
//代码:
class Rectangle {
double width;
doubleheight;
public double getHeight() {
returnheight;
}
public void setHeight(doubleheight) {
this.height = height;
}
public double getWidth() {
returnwidth;
}
public void setWidth(doublewidth) {
this.width = width;
}
}
class Square extends Rectangle {
public void setHeight(doubleheight) {
super.setHeight(height);
super.setWidth(height);
}
public void setWidth(doublewidth) {
super.setHeight(width);
super.setWidth(width);
}
}
这里Rectangle是基类,Square从Rectangle继承。
这种继承关系有什么问题吗?
假如已有的系统中存在以下既有的业务逻辑代码:
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01.void g(Rectangle r) {
02. r.setWidth(5);
03. r.setHeight(4);
04. if (r.getWidth() * r.getHeight() != 20) {
05. throw new RuntimeException();
06. }
07.}
void g(Rectangle r) {
r.setWidth(5);
r.setHeight(4);
if (r.getWidth() * r.getHeight() != 20) {
throw new RuntimeException();
}
}
则对应于扩展类Square,在调用既有业务逻辑时:
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01.Rectangle square = newSquare();
02.g(square);
Rectangle square = newSquare();
g(square);
时会抛出一个RuntimeException异常。这显然违反了LSP原则。
动作正确性保证:
因为LSP对子类的约束,所以为已存在的类做扩展构造一个新的子类时,
根据LSP的定义,不会给已有的系统引入新的错误。
Design by Contract
根据Bertrand Meyer氏提出的Design by Contract(DBC:基于合同的设计)概念的描述,
对于类的一个方法,都有一个前提条件以及一个后续条件,前提条件说明方法接受什么样的参数数据等,
只有前提条件得到满足时,这个方法才能被调用;同时后续条件用来说明这个方法完成时的状态,
如果一个方法的执行会导致这个方法的后续条件不成立,那么这个方法也不应该正常返回。
现在把前提条件以及后续条件应用到继承子类中,子类方法应该满足:
1)前提条件不强于基类.
2)后续条件不弱于基类.
换句话说,通过基类的接口调用一个对象时,用户只知道基类前提条件以及后续条件。
亦即,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,亦即,
继承类方法的行为和输出不得违反由基类建立起来的任何约束,不能让用户对继承类方法的输出感到困惑。
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。
在很多情况下,在设计初期我们类之间的关系不是很明确,
LSP则给了我们一个判断和设计类之间关系的基准:需不需要继承,以及怎样设计继承关系。
总结
LSP: 子类必须能够替换基类。
Subtypes must besubstitutable for their base types.
1. LSP关注的是怎样良好的使用继承.
2. 必须要清楚是使用一个Method还是要扩展它,但是绝对不是改变它。
3. LSP清晰的指出,OOD的IS-A关系是就行为方式而言,
行为方式是可以进行合理假设的,是客户程序所依赖的。
4. LSP让我们得出一个重要的结论:一个模型如果孤立的看,并不具有真正意义的有效性。
模型的有效性只能通过它的客户程序来表现。必须根据设计的使用者做出的合理假设来审视它。
而假设是难以预测的,直到设计臭味出现的时候才处理它们。
5. 对于LSP的违反也潜在的违反了OCP
原文链接:https://www.f2er.com/javaschema/286825.html