里氏替换原则(LSP)

替换原则由MIT计算机科学实验室的Liskov女士在1987年的OOPSLA大会上的一篇文章中提出，主要阐述有关继承的一些原则，故称里氏替换原则。

2002年，Robert C.Martin出版了一本名为《Agile Software Development Principles Patterns and Practices》的书，在书中他把里氏替换原则最终简化成一句话：“Subtypes must be substitutable for their base types”（子类必须能够替换成它们的基类。）

 

1.LSP的内容

里氏替换原则（Liskov Substitution Principle, LSP）的定义和主要思想如下：由于面向对象编程技术中的继承在具体的编程中过于简单，在许多系统的设计和编程实现中，我们并没有认真地、理性地思考应用系统中各个类之间的继承关系是否合适，派生类是否能正确地对其基类中的某些方法进行重写等问题。因此经常出现滥用继承或者错误地进行了继承等现象，给系统的后期维护带来了不少麻烦。这就需要我们有一个设计原则来遵循，它就是替换原则。

LSP指出：子类类型必须能够替换掉它们的父类型、并出现在父类能够出现的任何地方。它指导我们如何正确地进行继承和派生，并合理地重用代码。此原则认为，一个软件实体如果使用一个基类的话，那么一定适用于其子类，而且这根本不能察觉出基类对象和子类对象的区别。想一想，是不是和多态的概念比较像？

2.LSP主要是针对继承的设计原则

因为继承与派生是OOP的一个主要特性，能够减少代码的重复编程实现，从而实现系统中的代码复用，但是如何正确地进行继承设计和合理地应用继承机制呢？

这就是LSP所要解决的问题：

如何正确地进行继承方面的设计？

最佳的继承层次如何获得？

怎么样避免所设计的类层次陷入不符合OCP原则的状况？

那如何遵守该设计原则呢？

1）父类的方法都要在子类中实现或者重写，并且派生类只实现其抽象类中声明的方法，而不应当给出多余的方法定义或实现

2）在客户端程序中只应该使用父类对象而不应当直接使用子类对象，这样可以实现运行期绑定（动态多态）。

如果A、B两个类违反了LSP的设计，通常的做法是创建一个新的抽象类C，作为两个具体类的超类，奖A和B的共同行为移动到C中，从而解决A和B的行为不完全一致的问题。

不过PHP对LSP的支持并不好，缺乏向上转型等概念，只能通过一些曲折的方法实现。对于这个原则，这里就不细讲了。

 

下面给出一个缓存的实现接口，用抽象类做基类，遵循LSP实现其设计。

<?php
abstract class Cache
{
    /**
     * 设置一个缓存变量
     * @param $key 缓存key
     * @param $value 缓存内容
     * @param int $expire 缓存时间(秒)
     * @return boolean 是否缓存成功
     */
    public abstract function set($key, $value, $expire = 60);

    /**
     * 获取一个已经缓存的
     * @param $key 缓存key
     * @return mixed 缓存内容
     */
    public abstract function get($key);


    /**
     * 删除一个已经缓存的变量
     * @param $key 缓存key
     * @return boolean 是否删除成功
     */
    public abstract function del($key);


    /**
     * 删除全部缓存变量
     * @return boolean 是否删除成功
     */
    public abstract function delAll();

    /**
     * 检测是否存在对应的缓存
     * @param $key 缓存key
     * @return boolean 是否存在
     */
    public abstract function has($key);
}

如果现在要求实现文件、memcache、accelerator等各种机制下的缓存，只需要继承这个抽象类并实现其抽象方法即可。

LSP中代码的不仅仅是功能，还名手语意。试思考：白马可以代换马，而牛同样作为劳动力，可代换马否？高跟鞋也是鞋子，男人穿高跟鞋又是否能接受？