面向对象的7种设计原则(5)-里氏代换原则

里氏代换原则(Liskov Substitution Principle LSP)面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说，任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。 LSP是继承复用的基石，只有当衍生类可以替换掉基类，软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开-闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。

原则

第一点

子类必须实现父类的抽象方法，但不得重写（覆盖）父类的非抽象（已实现）方法。

class Foo {
    public void cal(int num1, int num2) {
        int value = num1 + num2;
        System.out.println("父类计算结果： " + value);
    }
}

class Son extends Foo {
    public void cal(int num1, int num2) {
        int value = num1 - num2;
        System.out.println("子类计算结果：" + value);
    }
}

class Cal{
    public static void main(String[] args) {
        Foo foo = new Foo();
        foo.cal(2,1);
        Son son = new Son();
        son.cal(2,1);
    }
}

在类的继承中，我们的父类定义好的方法，并不会强制要求其子类必须完全遵守该方法的实现规则。子类是可以修改它继承自父类的任意方法的。

在本例中，父类的本意是想要定义一个两数相加的方法，但是子类继承该方法后却修改为减法，并且也成功了。子类这样操作后，会对整个继承体系造成破坏。当你想把使用父类的地方替换为其子类时，会发现原来的正常的功能现在出现问题了。

第二点

当子类需要重载父类中的方法的时候，子类方法的形参（入参）要比父类方法输入的参数更宽松（范围更广）。

class Foo {
    public void method(List arrayList) {
        System.out.println("父类方法执行");
    }
}

class Son extends Foo {
    public void method(ArrayList list) {
        System.out.println("子类方法执行" );
    }
}

class Cal{
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList list = new ArrayList();
        Foo foo = new Foo();
        Son son = new Son();
        System.out.println("使用父类对象调用的结果：");
        foo.method(list);
        System.out.println("将父类对象替换为子类对象调用结果");
        son.method(list);
    }
}

//输出
使用父类对象调用的结果：
父类方法执行
将父类对象替换为子类对象调用结果
子类方法执行

我们的本意是希望对象替换后还执行原来的方法的，可结果却发生变化了。

修改

class Foo {
    public void method(ArrayList arrayList) {
        System.out.println("父类方法执行");
    }
}

class Son extends Foo {
    //重载了父类的method，并且方法入参比父类的入仓范围更广
    public void method(List list) {
        System.out.println("子类方法执行" );
    }
}

第三点

重写或者实现父类方法的时候，方法的返回值可以被缩小，但是不能放大。

正例：

class Foo {
    public List getList() {
        return new ArrayList();
    }
}

class Son extends Foo {
    public ArrayList getList() {
        return new ArrayList();
    }
}

反例：

class Foo {
    public ArrayList getList() {
        return new ArrayList();
    }
}

class Son extends Foo {
    public List getList() {
        return new ArrayList();
    }
}

如果我们试图在子类中放大，重写或实现来自父类方法的返回值时，代码会报错，连基本的编译器都无法通过。

第四点

子类可以拥有自己独特的方法或属性

class Foo {
    public void cal(int num1, int num2) {
        int value = num1 + num2;
        System.out.println("父类计算结果： " + value);
    }
}

class Son extends Foo {
    public void cal(int num1, int num2) {
        int value = num1 - num2;
        System.out.println("子类计算结果：" + value);
    }
    public void cal2(int num1, int num2) {
        int value = num1 + num2 +num2;
        System.out.println("子类计算结果：" + value);
    }
}

总结

通过上面的描述相信大家都对里氏替换原则有了一个基本的概念，其实它就是告诉我们在继承中需要注意什么问题和遵守什么规则。

然而在实际开发中我们在很多时候还是会违背该原则的，虽然表面上没有什么特别大的问题，但是这样做会大大增加代码的出错率。我们编写代码时不光要考虑怎么实现该功能，程序的健壮性和后期的扩展以及移植都是需要考虑到的。只有这样做才可以使我们的程序更加优秀。