里氏替換原則

里氏替換原則(Liskov Substitution Principle 翅楼,LSP):

指的是任何基類可以出現(xiàn)的地方,子類一定可以出現(xiàn)真慢。

定義1

如果對(duì)每一個(gè)類型為T1的對(duì)象o1毅臊,都有類型為T2的對(duì)象o2,使得以T1定義的所有程序P在所有的對(duì)象o1都替換成o2時(shí),程序p的行為沒有發(fā)生變化,那么類型T2是類型T1的子類型拢锹。

定義2

所有引用基類的地方必須能透明地使用其子類對(duì)象莉兰。

問題由來

有一功能P1,由類A完成《旱現(xiàn)需要將功能P1進(jìn)行擴(kuò)展,擴(kuò)展后的功能為P,其中P由原功能P1與新功能P2組成胎挎。新功能P由類A的子類B來完成,則子類B在完成新功能P2的同時(shí)忆家,有可能會(huì)導(dǎo)致原有功能P1發(fā)生故障犹菇。

解決方案

當(dāng)使用繼承時(shí),遵循里氏替換原則芽卿。類B繼承類A時(shí)揭芍,除添加新的方法完成新增功能P2外,盡量不要重寫父類A的方法卸例,也盡量不要重載父類A的方法称杨。

里氏替換原則包含了四層含義

1.子類可以實(shí)現(xiàn)父類的抽象方法,但是不能覆蓋父類的非抽象方法筷转。

實(shí)踐姑原,以槍為例,看一下類圖

槍支類圖

槍支的抽象類:

public abstract class AbstractGun {
    public abstract  void shoot();
}

手槍旦装,步槍實(shí)現(xiàn)類:

public class HandGun extends AbstractGun {
    public void shoot() {
       System.out.println("手機(jī)射擊");     
   }
}
public class Rifle extends AbstractGun {
    public void shoot() {
       System.out.println("步槍射擊");     
   }
}

士兵實(shí)現(xiàn)類:

public class Soldier {
  private AbstractGun gun;
  public void setGun(AbstractGun gun) {
    this.gun = gun;
  }
  public void killEnemy() {
    System.out.println("士兵殺敵人");
    gun.shoot();
  }
}

場(chǎng)景類:

  public class Client {
    public static void main(String[] args) {
      Soldier sanMao = new Soldier();
      sanMao.setGun(new Rifle());
      sanMao.killEnemy();
  }
}

注意

在類中調(diào)用其他類時(shí)務(wù)必要使用父類或者接口(例如Solider類的setGun(AbstractGun gun)方法)页衙,否則說明類的設(shè)計(jì)已經(jīng)違背了LSP原則。

現(xiàn)在有個(gè)玩具槍該怎么定義?直接繼承AbstractGun類嗎店乐?如下:

public class ToyGun extends AbstractGun {
  @Override
  public void shoot() {
    //玩具槍不能像真槍殺敵艰躺,不實(shí)現(xiàn)
  }
}

現(xiàn)在的場(chǎng)景類:

  public class Client {
    public static void main(String[] args) {
      Soldier sanMao = new Soldier();
      sanMao.setGun(new ToyGun());
      sanMao.killEnemy();
  }
}

在這種情況下,士兵拿著玩具槍殺敵眨八,發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)調(diào)用類已經(jīng)出現(xiàn)了問題腺兴,正常的業(yè)務(wù)邏輯運(yùn)行結(jié)果是不正確的。(因?yàn)橥婢邩尣⒉荒軞常㏕oyGun應(yīng)該脫離繼承廉侧,建立一個(gè)獨(dú)立的類页响,可以與AbstractGun建立關(guān)聯(lián)委托關(guān)系。類圖如下:

玩具槍與真實(shí)槍分離

按照繼承的原則段誊,ToyGun繼承AbstractGun是沒有問題的闰蚕,但是在具體應(yīng)用場(chǎng)景中就需考慮:子類是否能夠完整地實(shí)現(xiàn)父類的業(yè)務(wù),否則就會(huì)出現(xiàn)上面的情況拿玩具槍殺敵连舍。

注意

如果子類不能完整地實(shí)現(xiàn)父類的方法没陡,或者父類的某些方法在子類中發(fā)生重寫或者重載,則建議斷開父子繼承關(guān)系索赏,采用依賴盼玄、聚集、組合等關(guān)系代替繼承潜腻。

2 子類中可以增加自己特性

子類當(dāng)然可有自己的方法和屬性埃儿。里氏替換原則可以正著用,但是不能反著用融涣,在子類出現(xiàn)的地方童番,父類未必可以勝任。

再說下面兩層含義之前先要明白 重載 重寫(覆蓋) 的區(qū)別:

重寫(覆蓋)的規(guī)則:
1暴心、重寫方法的參數(shù)列表必須完全與被重寫的方法的相同,否則不能稱其為重寫而是重載.
2妓盲、重寫方法的訪問修飾符一定要大于被重寫方法的訪問修飾符(public>protected>default>private)杂拨。
3专普、重寫的方法的返回值必須和被重寫的方法的返回一致;
4弹沽、重寫的方法所拋出的異常必須和被重寫方法的所拋出的異常一致檀夹,或者是其子類;
5策橘、被重寫的方法不能為private炸渡,否則在其子類中只是新定義了一個(gè)方法,并沒有對(duì)其進(jìn)行重寫丽已。
6蚌堵、靜態(tài)方法不能被重寫為非靜態(tài)的方法(會(huì)編譯出錯(cuò))。

重載的規(guī)則:
1、在使用重載時(shí)只能通過相同的方法名吼畏、不同的參數(shù)形式實(shí)現(xiàn)督赤。不同的參數(shù)類型可以是不同的參數(shù)類型,不同的參數(shù)個(gè)數(shù)泻蚊,不同的參數(shù)順序(參數(shù)類型必須不一樣)躲舌;
2、不能通過訪問權(quán)限性雄、返回類型没卸、拋出的異常進(jìn)行重載;
3秒旋、方法的異常類型和數(shù)目不會(huì)對(duì)重載造成影響约计;

3 類的方法重載父類的方法時(shí),方法的前置條件(形參)要比父類方法的輸入?yún)?shù)更寬松.

實(shí)例:

public class Father {
    public Collection doSomething(HashMap  map){
        System.out.println("父類被執(zhí)行了");
        return map.values();
    }
}
public class Son  extends Father{
    public Collection doSomething(Map  map){
        System.out.println("子類被執(zhí)行了");
        return map.values();
    }
}
public class Client{
    public static void main(String[] args) {
        invoker();
    }

    public  static void invoker(){
           Son son = new  Son();//子類對(duì)象
           HashMap  map=new HashMap<>();
           son.doSomething(map);
    }
}

運(yùn)行是”父類被執(zhí)行了”迁筛,這是正確的病蛉,父類方法的參數(shù)是HashMap類型,而子類的方法參數(shù)是Map類型瑰煎,子類的參數(shù)類型范圍比父類大铺然,那么子類的方法永遠(yuǎn)也不會(huì)執(zhí)行。
如果我們反過來讓父類的參數(shù)類型范圍大于子類酒甸,并在調(diào)用時(shí)用子類去調(diào)用魄健,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)打印時(shí)的結(jié)果是”子類被執(zhí)行了”,這就違反了里氏替換原則插勤,在開發(fā)中很容易引起業(yè)務(wù)邏輯的混亂沽瘦,所以類的方法重載父類的方法時(shí),方法的前置條件(形參)要比父類方法的輸入?yún)?shù)更寬松(相同也可以)农尖。

4 覆寫或者實(shí)現(xiàn)父類的方法時(shí)輸出結(jié)果(返回值)可以被縮小

父類的一個(gè)方法的返回值是一個(gè)類型T析恋,子類的相同方法(重載或者重寫)的返回值為S,那么里氏替換原則就要求S必須小于等于T盛卡。

總結(jié)

有子類出現(xiàn)的地方父類未必就可以出現(xiàn)
父類出現(xiàn)的地方子類就可以出現(xiàn)

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