02.里氏替换原则 (LSP)

LSP全称

LSP , Liskov Substitution Principle , 里氏替换原则

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。通俗讲:子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能

优点

1. 是实现开闭原则的重要方式之一
2. 克服了继承中重写父类造成的可用性变差的缺点
3. 它是动作正确性的保证。即类的扩展不会给已有的系统引入新的错误，降低了代码出错的可能性

缺点

1. 继承是侵入性的，只要继承就必须拥有父类的所有属性和方法
2. 可能造成子类代码冗余，灵活性降低，因为必须拥有父类的属性和方法

实现

• 问题由来： 有一功能P1，由类A完成。现需要将功能P1进行扩展，扩展后的功能为P，其中P由原有功能P1与新功能P2组成。新功能P由类A的子类B来完成，则子类B在完成新功能P2的同时，有可能会导致原有功能P1发生故障。
• 解决方案：
  当使用继承时，遵循里氏替换原则。类B继承类A时，除添加新的方法完成新增功能P2外，尽量不要重写父类A的方法，也尽量不要重载父类A的方法。

里氏替换原则的核心原理是抽象，抽象又依赖于继承这个特性

1. 子类必须完全实现父类的方法
2. 子类可以有自己的修改(重写，重载，添加父类中没有的方法)
3. 子类中override的方法，传入参数类型必须是与父类相同类型，或是子类型
4. 子类中override的方法，返回类型必须是与父类相同类型，或是子类型

实例

举例说明两个数相减，由A类负责

class A {
    public int func1(int a, int b) {
        return a-b;
    }
}

public class LSPClient {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println("5-3=" + a.func1(5, 3));
        System.out.println("100-10=" + a.func1(100, 10));
    }
}

输出结果:
5 - 3 = 2
100 - 10 = 90

此时需要新加一个功能：两数相加，然后再与100求和，由B类负责

class A {
    public int func1(int a, int b) {
        return a - b;
    }
}

class B extends A {
    @Override
    public int func1(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    public int func2(int a, int b) {
        return func1(a, b) + 100;
    }
}

public class LSPClient {
    public static void main(String[] args) {
        B b = new B();
        System.out.println("5-3=" + b.func1(5, 3));
        System.out.println("100-10=" + b.func1(100, 10));
        System.out.println("50+20+100=" + b.func2(50, 20));
    }
}

输出结果：
5-3=8
100-10=110
50+20+100=170

此时发现原本运行正常的相减功能发生了错误，原因是子类B重写了父类A中的func1方法，从两数相减变成了两数相加。引用基类A完成的功能，换成子类B之后，发生了异常。在实际编程中，我们常常会通过重写父类的方法来完成新的功能，这样写起来虽然简单，但是整个继承体系的可复用性会比较差，特别是运用多态比较频繁时，程序运行出错的几率非常大。如果非要重写父类的方法，比较通用的做法是：原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类，原有的继承关系去掉，采用依赖、聚合，组合等关系代替。

里氏替换原则通俗的来讲就是：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。包含以下4层含义:

1. 子类可以实现父类的抽象方法，但不能覆盖父类的非抽象方法。
2. 子类中可以增加自己特有的方法。
3. 当子类的方法重载父类的方法时，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。
   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。
4. 看上去很不可思议，因为我们会发现在自己编程中常常会违反里氏替换原则，程序照样跑的好好的。所以大家都会产生这样的疑问，假如我非要不遵循里氏替换原则会有什么后果？后果就是：你写的代码出问题的几率将会大大增加。