- 在軟件開(kāi)發(fā)中，為了提高軟件系統(tǒng)的可維護(hù)性和可復(fù)用性劳跃，增加軟件的可擴(kuò)展性和靈活性，程序員要盡量根據(jù)7條原則來(lái)開(kāi)發(fā)程序浙垫，從而提高軟件的開(kāi)發(fā)效率刨仑，節(jié)約軟件開(kāi)發(fā)成本和維護(hù)成本郑诺，我們將在下面的幾節(jié)中依次來(lái)介紹者7條原則，本節(jié)介紹里氏替換原則
歷史替換原則的定義
由麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的里斯科夫（Liskov）女士在1987年的“面向?qū)ο蠹夹g(shù)高峰會(huì)議”（OOPSLA）上發(fā)表的一篇文章《數(shù)據(jù)抽象和層次》Data Abstraction and Hierarchy 里面提出來(lái)的杉武，
（Inheritance should ensure that any property property proved about supertype objects also holdes for subtype objects）
里氏替換原則主要闡述了有關(guān)繼承的一些原則，也就是什么時(shí)候應(yīng)該使用繼承艺智，什么時(shí)候不應(yīng)該使用繼承倘要，以及其中蘊(yùn)含的原理，里氏替換原則是繼承復(fù)用的基礎(chǔ)十拣，它反映了基類與子類之間的關(guān)系封拧，是對(duì)開(kāi)閉原則的補(bǔ)充，是對(duì)實(shí)現(xiàn)抽象化的具體步驟的規(guī)范夭问。
里氏替換原則的作用
- 里氏替換原則是實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉原則的重要方式之一泽西。
- 它克服了繼承中重寫父類造成的可復(fù)用性變差的缺點(diǎn)。
- 它是動(dòng)作正確性的保證缰趋，即類的擴(kuò)展不會(huì)給已有的系統(tǒng)引入新的錯(cuò)誤捧杉，降低了代碼出錯(cuò)的可能性。
- 加強(qiáng)了程序的健壯性秘血，同時(shí)變更時(shí)可以做到非常好的兼容性味抖，提高程序的維護(hù)性、擴(kuò)展性灰粮、降低需求變更時(shí)引入的風(fēng)險(xiǎn)仔涩。
里氏替換原則的實(shí)現(xiàn)方法
也就是說(shuō)：子類繼承父類時(shí)熔脂，除添加新的方法完成新增加的功能外，盡量不要重寫父類的方法柑肴。
根據(jù)上述理解霞揉，里氏替換原則總結(jié)
- 子類可以實(shí)現(xiàn)父類的抽象方法，但不能覆蓋父類的非抽象方法
- 子類中可以增加自己可有的方法
- 當(dāng)子類中的方法重載父類的方法時(shí)晰骑，方法的前置條件（即方法的輸入?yún)?shù)）要比父類的方法更寬松
- 當(dāng)子類的方法實(shí)現(xiàn)父類的方法時(shí)（重寫/重載或?qū)崿F(xiàn)抽象方法）适秩，方法的后置條件（即方法的輸出/返回值）要比父類方法更嚴(yán)格或相等
通過(guò)重寫父類的方法來(lái)完成新的功能寫起來(lái)雖然簡(jiǎn)單，但是整個(gè) 繼承體系的可復(fù)用性會(huì)比較差硕舆，特別是運(yùn)用多態(tài)比較頻繁時(shí)秽荞，程序運(yùn)行出錯(cuò)的概率會(huì)非常大。
如果程序違背了里氏替換原則岗宣，則繼承類的對(duì)象在基類出現(xiàn)的地方會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行錯(cuò)誤蚂会，這時(shí)其修正方法時(shí)：取消原來(lái)的繼承關(guān)系。
關(guān)于里氏替換原則的例子耗式，最有名的是“正方形不是長(zhǎng)方形”胁住。當(dāng)然趁猴，生活中也有很多類似的例子，例如：企鵝彪见、鴕鳥和幾維鳥從生物學(xué)的角度來(lái)劃分儡司，他們屬于鳥類，但從類的繼承關(guān)系來(lái)看余指，由于他們不能繼承鳥類的會(huì)飛功能捕犬。所以他們不能定義為鳥的子類，同樣酵镜，氣球魚 不會(huì)游泳碉碉，不能定義為魚的子類，玩具炮不能炸人淮韭，所以不能定義為炮的子類等垢粮。
【例1】 里氏替換原則“幾維鳥不是鳥”實(shí)例應(yīng)用
分析：鳥一般都會(huì)飛行，燕子120km/h靠粪，幾維鳥無(wú)法飛行蜡吧，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)例，計(jì)算兩種鳥飛行300千米花費(fèi)時(shí)間占键，顯然昔善，那燕子來(lái)測(cè)試這段代碼，結(jié)果正確畔乙，幾維鳥測(cè)試君仆，結(jié)果就會(huì)發(fā)生“除零異常” 或“無(wú)窮大”啸澡，不符合預(yù)期袖订。
package principle;
public class LSPtest {
public static void main(String[] args) {
Bird bird1 = new Swallow();
Bird bird2 = new BrownKiwi();
bird1.setSpeed(120);
bird2.setSpeed(120);
System.out.println("如果飛行300公里：");
try {
System.out.println("燕子將飛行" + bird1.getFlyTime(300) + "小時(shí).");
System.out.println("幾維鳥將飛行" + bird2.getFlyTime(300) + "小時(shí)氮帐。");
} catch (Exception err) {
System.out.println("發(fā)生錯(cuò)誤了!");
}
}
}
//鳥類
class Bird {
double flySpeed;
public void setSpeed(double speed) {
flySpeed = speed;
}
public double getFlyTime(double distance) {
return (distance / flySpeed);
}
}
//燕子類
class Swallow extends Bird {
}
//幾維鳥類
class BrownKiwi extends Bird {
public void setSpeed(double speed) {
flySpeed = 0;
}
}
程序的運(yùn)行結(jié)果如下：
如果飛行300公里：
燕子將飛行2.5小時(shí).
幾維鳥將飛行Infinity小時(shí)嗅虏。
程序運(yùn)行錯(cuò)誤的原因是：幾維鳥類重寫了鳥類的 setSpeed(double speed) 方法，這違背了里氏替換原則上沐。正確的做法是：取消幾維鳥原來(lái)的繼承關(guān)系皮服，定義鳥和幾維鳥的更一般的父類，如動(dòng)物類参咙，它們都有奔跑的能力龄广。幾維鳥的飛行速度雖然為 0，但奔跑速度不為 0蕴侧，可以計(jì)算出其奔跑 300 千米所要花費(fèi)的時(shí)間择同。其類圖如圖 2 所示。
