设计模式原则:里氏替换原则(Liskov Substitution Principle, LSP)
定义
LSP由Barbara Liskov于1987年提出,一般有两种定义方式:
第一种:If for each object O1 of type S there is an object O2 fo type T such that for all programs P defined in terms of T, the behavior of P is unchanged when O1 is substitueted for O2 then S is a subtype of T. (对于每一个S类型的对象O1,都有一个T类型的对象O2,使以T定义的程序P在使用O2替换O1时,行为不发生变化,则S是T的子类)。
第二种:Functions that use pointers or references to base classes must be able to use objects of derived classes without knowing it. (所有引用基类的地方都必须能够使用子类对象,而且使用者不用知道任何差异,不必自己进行任何修改)。
通俗地讲,就是只要能使用父类对象的地方,就可以使用子类对象,并且这样的替换不会给程序带来任何错误或异常,这是满足“里氏替换原则”的继承。(注意顺序,父类可以用子类来替换,但是子类不一定能被父类替换)
举例
下面用一个例子来说明里氏替换原则(父类可以用子类来替换):
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
原来运行正常的相减功能异常了。原因就是B重写了A中的func1方法,造成了引用基类A完成的功能,换了子类B之后,发生了异常。那么这就是不符合“里氏替换原则”的继承。
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。
里氏替换原则可以增强程序的健壮性,版本升级也可以具有很好的兼容性,即使增加子类,原有的子类还是可以继续运行。
含义
LSP包含以下四层含义:
- 子类完全拥有父类的方法,且具体子类必须实现父类的抽象方法
- 子类中可以增加自己的方法
-
当子类覆盖或实现父类的方法时,方法的形参要比父类方法的更为宽松
先明白两个概念,覆写和重载,覆写是指方法名和传入参数完全相同,重载是指方法名相同,但传入参数不同。看一个例子:
父类:
public class Father {
public Collection doSomething(HashMap hashMap){
System.out.println("父类被执行。。。");
return hashMap.values();
}
}
子类:
public class Son extends Father {
//子类重载父类方法,放大参数范围
public Collection doSomething(Map map) {
System.out.println("子类被执行。。。");
return map.values();
}
}
场景类:
public class Client {
public static void invoker() {
Father father = new Father();
HashMap hashMap = new HashMap();
father.doSomething(hashMap);
}
public static void main(String[] args) {
invoker();
}
}
运行结果:父类被执行。。。
根据里氏替换原则,如果替换父类为子类,即
Son son = new Son();
HashMap hashMap = new HashMap();
son.doSomething(hashMap);
运行的结果:父类被执行。。。
这个结果是正确的,子类的参数范围被放大后,替换父类所得的结果与调用父类的结果相同。但是,如果子类的参数范围小于父类的参数范围会怎样呢?
新父类:
public class Father {
public Collection doSomething(Map map){
System.out.println("父类被执行。。。");
return map.values();
}
}
新子类:
public class Son extends Father {
//子类重载父类方法,放大参数范围
public Collection doSomething(HashMap hashMap) {
System.out.println("子类被执行。。。");
return hashMap.values();
}
}
新场景类
public class Client {
public static void invoker() {
Father father = new Father();
HashMap hashMap = new HashMap();
father.doSomething(hashMap);
}
public static void main(String[] args) {
invoker();
}
}
运行结果:父类被执行。。。
用子类替换父类:
Son son = new Son();
HashMap hashMap = new HashMap();
son.doSomething(hashMap);
运行结果:子类被执行。。。
运行结果出现了错误!子类在没有覆写父类方法的前提下,被执行了,这就会带来逻辑混乱,所以,子类方法中的前置条件必须与父类相同或比父类宽松。
4. 当子类覆盖或实现父类的方法时,方法的返回值要比父类更严格
看上去很不可思议,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。
参考文章:
http://blog.csdn.net/zhengzhb/article/details/7281833
https://www.2cto.com/kf/201605/506949.html
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