内容简介:按照惯例,首先我们来看一下里氏替换原则的定义。所有引用基类(父类)的地方必须能透明地使用其子类的对象。通俗的说,核心思想是
按照惯例,首先我们来看一下里氏替换原则的定义。
所有引用基类(父类)的地方必须能透明地使用其子类的对象。通俗的说, 子类可以扩展父类 功能,但 不能改变父类原有 功能。
核心思想是 继承 。 通过继承,引用基类的地方就可以使用其子类的对象了。例如:
Parent parent = new Child(); 复制代码
重点来了,那么如何透明地使用呢?
我们来思考个问题,子类可以改变父类的原有功能吗?
public class Parent { public int add(int a, int b){ return a+b; } } public class Child extends Parent{ @Override public int add(int a, int b) { return a-b; } } 复制代码
这样好不好?
肯定是不好的,本来是加法却修改成了减法,这显然是不符合认知的。
它违背了里氏替换原则,子类改变了父类原有功能后,当我们在引用父类的地方使用其子类的时候,没办法透明使用add方法了。
父类中凡是已经实现好的方法,实际上是在设定一系列的规范和契约,虽然它不强制要求所有的子类必须遵从这些规范,但是如果子类对这些非抽象方法任意修改,就会对整个继承体系造成破坏。
所以,透明使用的关键就是,子类不能改变父类原有功能。
2、含义
1、子类可以实现父类的抽象方法,但是不能覆盖父类的非抽象方法。
刚才我们已经说过,子类不能改变父类的原有功能,所以子类不能覆盖父类的非抽象方法。
子类可以实现父类的抽象方法,must be,抽象方法本来就是让子类实现的。
package com.fanqiekt.principle.liskov.rapper; /** * Rapper抽象类 * * @Author: 番茄课堂-懒人 */ public abstract class BaseRapper { /** * freeStyle */ protected abstract void freeStyle(); /** * 播放伴奏 */ protected void playBeat(){ System.out.println("从乐库中随机播放一首伴奏:动次打次..."); } /** * 表演 * 播放伴奏,并进行freeStyle */ public void perform(){ playBeat(); freeStyle(); } } 复制代码
BaseRapper是一个抽象类,它代表着Rapper的基类。
Rapper一般的表演方式是随机播放一首伴奏然后进行free style。
freeStyle则各有各的不同,所以将它写成了一个抽象方法,让子类自由发挥。
playBeat流程大多是一样的,从乐库中随意播放伴奏,所以将它写成了一个非抽象方法。
perform的流程大多也是一样的,放伴奏,然后freestyle,也将它写成了非抽象方法。
package com.fanqiekt.principle.liskov.rapper; /** * Rapper * * @author 番茄课堂-懒人 */ public class Rapper extends BaseRapper { /** * 播放伴奏 * * 子类覆盖父类非抽象方法 */ @Override protected void playBeat() { System.out.println("关闭麦克风"); } /** * 表演 * * 子类覆盖父类非抽象方法 */ @Override public void perform() { System.out.println("跳鬼步"); } /** * 子类可以覆盖父类抽象方法 */ @Override protected void freeStyle() { System.out.println("药药切克闹,煎饼果子来一套!"); } } 复制代码
Rapper是BaseRapper的子类,覆盖了父类的抽象方法freeStyle。
覆盖了父类的非抽象方法playBeat,并将逻辑更改为打开麦克风,明显违背了里氏替换原则。 这显然是非常错误的写法, 原因是父类行为与子类行为不一致,不可以透明的使用父类了。 播放伴奏你却给我打开麦克风,你确定不是在逗我?
我尝试着将playBeat进行下修改。
/** * 子类覆盖父类非抽象方法 * 子类方法中调用super方法 */ @Override protected void playBeat() { super.playBeat(); System.out.println("关闭麦克风"); } 复制代码
在子类方法中调用super方法,这样修改是否可以?
不可以,原因是打开麦克风跟播放伴奏没有任何逻辑上的关系。
透明使用子类的时候,虽然伴奏也会正常的播放,但却在调用者不知情的情况下关闭了麦克风,而关闭麦克风又明显与播放伴奏无关。 这就对于调用者无法做到真正的透明了。
同样覆盖了父类的非抽象方法perform,并将逻辑更改为跳舞,这要是违背了里氏替换原则的。 只跳舞不说唱的表演还叫Rapper吗?
我尝试着将perform进行下修改。
/** * 表演 * freestyle + 跳舞 * 子类覆盖父类非抽象方法 */ @Override public void perform() { super.perform(); System.out.println("跳鬼步"); } 复制代码
perform方法我这样修改可以吗?
这个倒是可以的,为什么同样是子类调用super方法,为什么playBeat不可以,perform就可以呢?
perform是表演,跳舞是表演的一种补充,属于表演范畴,调用者可以透明地调用perform方法。
安静的freestyle还是手舞足蹈的freestyle,对于调用者来讲,都属于freestyle表演。
2、子类中可以增加自己特有的方法。
继承一个很重要的特点:子类继承父类后可以新增方法。
/** * 跳舞 * 子类中增加特有的方法 */ public void dance(){ System.out.println("跳鬼步!"); } 复制代码
在Rapper中可以增加dance方法。
3、当子类重载父类的方法时,方法的前置条件(即方法的形参)要比父类方法的输入参数更宽松。
注意,是子类 重载 父类,而不是子类重写父类。
重载的话,相当于一个全新的方法,与父类的同名方法并不冲突。两个是同时存在的,根据传入参数而自动选择方法。
可以重载抽象方法,也可以重载非抽象方法。
方法的形参为什么要比父类更宽松呢?
首先,形参肯定不能一致,一致的话,就是重写了,就又回到第一条含义了。
第二,如果我们更加严格,那会出现什么情况呢?
我们可以来看下面的例子。
package com.fanqiekt.principle.liskov.rapper; import java.util.List; /** * 父类 * * @author 番茄课堂-懒人 */ public abstract class Parent { public void setList(List<String> list){ System.out.println("执行父类setList方法"); } } 复制代码
这个是父类,setList方法有个List类型的形参。>
package com.fanqiekt.principle.liskov.rapper; import java.util.ArrayList; /** * 子类 * * @author 番茄课堂-懒人 */ public class Children extends Parent { public void setList(ArrayList<String> list) { System.out.println("执行子类setList方法"); } } 复制代码
这个是子类,传入参数类型为ArrayList,比父类更加的严格。
Parent parent = new Children(); parent.setList(new ArrayList<>()); 复制代码
我们运行这行代码,看下结果。
执行子类setList方法 复制代码
这个结果有没有问题?
是有问题的,setList(new ArrayList<>())按照里氏替换原则是应该执行父类的setList(List list)方法的。
这块不是很好理解,对于调用者来讲,我是调用的Parent的setList(List list)方法,结果却执行Children的setList(ArrayList list)方法了。
这就好像是子类重写了父类的setList方法,而不是重载了子类的setList方法。
也就是说,方法的形参严格后,在某种情况就变成重写了。
那我们再来看看宽松版本的。
/** * 子类 * * @author 番茄课堂-懒人 */ public class Children extends Parent { public void setList(Collection<String> list) { System.out.println("执行子类setList方法"); } } 复制代码
子类,传入参数类型为Collection,比父类更加的宽松。
Parent parent = new Children(); parent.setList(new ArrayList<>()); 复制代码
同样的,我们运行这行代码,看下结果。
执行父类setList方法 复制代码
Children children = new Children(); children.setList(new HashSet<>()); 复制代码
同样的,我们运行这行代码,看下结果。
执行子类setList方法 复制代码
传入参数类型更加宽松,实现了子类重载父类。
4、当子类的方法实现父类的抽象方法时,方法的后置条件(即方法的返回值)要比父类更严格。
注意,这里说的是 重写抽象方法 ,非抽象方法是不能重写的。
为什么说子类实现父类的抽象方法时,返回值要更严格呢?
package com.fanqiekt.principle.liskov.rapper; import java.util.List; /** * 父类 * * @author 番茄课堂-懒人 */ public abstract class Parent { public abstract List<String> getList(); } 复制代码
父类,有一个getList的抽象方法,返回值为List。
package com.fanqiekt.principle.liskov.rapper; import java.util.List; /** * 子类 * * @author 番茄课堂-懒人 */ public class Children extends Parent { @Override public Collection<String> getList() { return new ArrayList<>(); } } 复制代码
子类,getList返回为Collection类型,类型更宽松。
会有红线提示:... attempting to use incompatible return type 。
因为,父类返回值是List,子类返回值是List的父类Collection,透明使用父类的时候则需要将Collection转换成List。 类向上转换是安全的,向下转换则不一定是安全了。
package com.fanqiekt.principle.liskov.rapper; import java.util.List; /** * 子类 * * @author 番茄课堂-懒人 */ public class Children extends Parent { @Override public ArrayList<String> getList() { return new ArrayList<>(); } } 复制代码
子类,getList返回为ArrayList类型,类型更严格。
将ArrayList转换成List,向上转换是安全的。
2、场景
八大菜系的厨师
番茄餐厅,经过兢兢业业的经营,从一家小型的餐馆成长为一家大型餐厅。
厨师:老板,咱们现在家大业大客流量也大,虽然我精力充沛,但我也架不住这么多人的摧残。
老板:摧残?你确定?
厨师:哪能,您听错了,是照顾,架不住这么多人的照顾。
老板:小火鸡,可以呀,求生欲很强嘛。那你有什么想法?
厨师:我觉得咱们可以引入八大菜系厨师,一来,什么菜系的菜就交给什么菜系的厨师,味道质量会更加的上乘,才能配的上我们这么高规格的餐厅。
老板:嗯,说的有点道理,继续说。
厨师:二来,人手多了,还可以增加上菜的速度,三来......
老板:有道理,马上招聘厨师,小火鸡,恭喜你,升官了,你就是未来的厨师长。因为你求生欲真的很强。
厨师长:谢谢老板。(内心:我求生欲很强?哪里强了?放学你别走,我让你尝尝我的厉害,给你做一桌子好菜)
求生欲果真很强。
3、实现
不废话,撸代码。
package com.fanqiekt.principle.liskov; /** * 抽象厨师类 * * @author 番茄课堂-懒人 */ public abstract class Chef { /** * 做饭 * @param dishName 餐名 */ public void cook(String dishName){ System.out.println("开始烹饪:"+dishName); cooking(dishName); System.out.println(dishName + "出锅"); } /** * 开始做饭 */ protected abstract void cooking(String dishName); } 复制代码
抽象厨师类,公有cook方法,负责厨师做饭的一些相同逻辑,例如开始烹饪的准备工作,以及出锅。
具体做饭的细节则提供一个抽象方法cooking(正在做饭),具体菜系厨师需要重写该方法。
package com.fanqiekt.principle.liskov; /** * 山东厨师 * * @author 番茄课堂-懒人 */ public class ShanDongChef extends Chef{ @Override protected void cooking(String dishName) { switch (dishName){ case "西红柿炒鸡蛋": cookingTomato(); break; default: throw new IllegalArgumentException("未知餐品"); } } /** * 炒西红柿鸡蛋 */ private void cookingTomato() { System.out.println("先炒鸡蛋"); System.out.println("再炒西红柿"); System.out.println("..."); } } 复制代码
鲁菜厨师ShanDongChef继承了厨师抽象类Chef,实现了抽象方法cooking。
package com.fanqiekt.principle.liskov; /** * 四川厨师 * * @author 番茄课堂-懒人 */ public class SiChuanChef extends Chef{ @Override protected void cooking(String dishName) { switch (dishName){ case "酸辣土豆丝": cookingPotato(); break; default: throw new IllegalArgumentException("未知餐品"); } } /** * 炒酸辣土豆丝 */ private void cookingPotato() { System.out.println("先放葱姜蒜"); System.out.println("再放土豆丝"); System.out.println("..."); } } 复制代码
川菜厨师SiChuanChef继承了厨师抽象类Chef,实现了抽象方法cooking。
package com.fanqiekt.principle.liskov; /** * 服务员 * * @author 番茄课堂-懒人 */ public class Waiter { /** * 点餐 * @param dishName 餐名 */ public void order(String dishName){ System.out.println("客人点餐:" + dishName); Chef chef = new SiChuanChef(); switch(dishName) { case "西红柿炒鸡蛋": chef = new ShanDongChef(); break; case "酸辣土豆丝": //取款 chef = new SiChuanChef(); break; } chef.cook(dishName); System.out.println(dishName + "上桌啦,请您品尝!"); } } 复制代码
服务员类Waiter有一个点餐order方法,根据不同的菜名去通知相应菜系的厨师去做菜。
这里就用到了里氏替换原则,引用父类Chef可以透明地使用子类ShanDongChef或者SiChuanChef。
package com.fanqiekt.principle.liskov; /** * 客人 * * @author 番茄课堂-懒人 */ public class Client { public static void main(String args[]){ Waiter waiter = new Waiter(); waiter.order("西红柿炒鸡蛋"); System.out.println("---------------"); waiter.order("酸辣土豆丝"); } } 复制代码
我们运行一下。
客人点餐:西红柿炒鸡蛋 开始烹饪:西红柿炒鸡蛋 先炒鸡蛋 再炒西红柿 ... 西红柿炒鸡蛋出锅 西红柿炒鸡蛋上桌啦,请您品尝! --------------- 客人点餐:酸辣土豆丝 开始烹饪:酸辣土豆丝 先放葱姜蒜 再放土豆丝 ... 酸辣土豆丝出锅 酸辣土豆丝上桌啦,请您品尝! 复制代码
4、优点
撸过代码后,我们发现替换原则的几个优点。
里氏替换原则的核心思想就是继承,所以优点就是继承的优点。
代码重用通过继承父类,我们可以重用很多代码,例如厨师烹饪前的准备工作和出锅。
减少创建类的成本,每个子类都拥有父类的属性和方法。
易维护易扩展通过继承,子类可以更容易扩展功能。
也更容易维护了,公用方法都在父类中,特定的方法都在特定的子类中。
5、缺点
同上可知,它的缺点就是继承的缺点。
破坏封装继承是侵入性的,所以会让子类与父类之间紧密耦合。
子类不能改变父类可能造成子类代码冗余、灵活性降低,因为子类拥有父类的所有方法和属性。
6、嘻哈说
闲来无事听听曲,知识已填脑中去;学习复习新方式,头戴耳机不小觑。 番茄课堂,学习也要酷。 接下来,请您欣赏懒人为里氏替换原则创作的歌曲。
嘻哈说:里氏替换原则 隔壁的说唱歌手可以在乐库播放的beat freestyle歌曲 他们表演默契得体还充满乐趣 非抽象重写不是合理 抽象的重写不需客气 这是属于他们哲理 继承是里氏替换的核心想法 引用父类的地方透明使用子类会让代码更加强大 子类可以有自己特有方法 重载父类时形参更加的广大 不然可能覆盖父类方法 重写抽象方法时返回值类型要往下 因为类向上转换可以把心放下 八大菜系每个厨师都有自己拿手的 那些共有基本功也都掌握透彻 优点是易扩展易维护自动继承父类拥有的 复制代码
以上所述就是小编给大家介绍的《嘻哈说:设计模式之里氏替换原则》,希望对大家有所帮助,如果大家有任何疑问请给我留言,小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对 码农网 的支持!
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