第四节：里式替换原则（LSP）

里式替换原则（Liskov Substitution Principle）

一、OO中的继承性的思考和说明

　　1、继承包含这样一层含义：父类中凡是已经实现好的方法，实际上是在设定规范和契约，虽然它不强制要求所有的子类必须遵循这些契约，但是如果子类对这些已经实现的方法任意修改，就会对整个继承体系造成破坏。

　　2、继承在给程序设计带来便利的同时，也带来了弊端。比如使用继承会给程序带来侵入性，程序的可移植性降低，增加对象间的耦合性，如果一个类被其他的类所继承，则当这个类需要修改时，必须考虑到所有的子类，并且父类修改后，所有涉及到子类的功能都可能产生故障；

　　3、那么则提出：在编程中，如果正确的使用继承？=》里式替换原则

二、基本介绍

　　1、里式替换原则（Liskov Substitution Principle）在 1988 年，由麻省理工学院的以姓里的女士提出的；

　　2、如果对每个类型为 T1 的对象 o1，都有类型为 T2 的对象 o2，使得以 T1 定义的所有程序 P 在所有的对象 o1 都替换成 o2 时，程序 P 的行为没有发生变化，那么类型 T2 就是类型 T1的子类型。

　　　  换句话说，所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类对象；

　　3、在使用继承时，遵循里式替换原则，在子类中尽量不要重写父类的方法；

　　4、里式替换原则告诉我们，继承实际上让两个类耦合性增强了，在适当情况下，可以通过聚合、组合、依赖 来解决问题。

 

三、应用案例

　　1、看下面程序，思考下问题和解决思路

　　　　Demo：

public class Liskov {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println("11 - 3=" + a.func1(11, 3));
        System.out.println("1 - 8=" + a.func1(1, 8));

        System.out.println("-------------------------------");

        B b = new B();
        System.out.println("11 - 3=" + b.func1(11, 3)); //本意是计算11-3
        System.out.println("1 - 8=" + b.func1(1, 8)); //本意计算1 -8
        System.out.println("11 + 3 + 9=" + b.func2(11, 3));
    }
}

class A {
    //返回两个数的差
    public int func1(int num1, int num2) {
        return  num1 - num2;
    }
}

/**
 * 继承类 A
 * 增加了新功能，完成两个数相加，然后和9求和
 */
class B extends A {
    //这里重写了 A 类的方法，可能是无意识
    @Override
    public int func1(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    public int func2(int a, int b) {
        return func1(a, b) + 9;
    }
}

 

 

　　2、思考与解决

　　　　（1）发现原来运行正常的相减功能发生了错误。

　　　　（2）原因就是类 B 无意中重写了父类方法，造成原有功能出现错误。

　　　　（3）在实际编程中，我们常常会通过重写父类的方法完成新的功能，这些写起来虽然简单，但整个继承体系的复用性会比较差。特别是运行多态比较频繁的时候；

　　　　（4）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。

　　3、改进方案：

　　　

　　　代码实现：

public class Liskov {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println("11 - 3=" + a.func1(11, 3));
        System.out.println("1 - 8=" + a.func1(1, 8));

        System.out.println("-------------------------------");

        B b = new B();
        //因为 B 类不再继承 A 类，调用完成的功能就会很明确
        System.out.println("11 + 3=" + b.func1(11, 3)); //本意是计算11+3
        System.out.println("1 + 8=" + b.func1(1, 8)); //本意计算1 - 8
        System.out.println("11 + 3 + 9=" + b.func2(11, 3));

        //使用组合仍然可以使用 A 的相关方法
        System.out.println("11 - 3=" + b.fun3(11, 3));
    }
}

/**
 * 创建一个更加基础的基类
 */
class Base {
    //把更加基础的方法和成员写到 Base 类
}

class A extends Base{
    //返回两个数的差
    public int func1(int num1, int num2) {
        return  num1 - num2;
    }
}

/**
 * 继承类 Base
 * 增加了新功能，完成两个数相加，然后和9求和
 */
class B extends Base {
    //如果 B 需要使用 A 类的方法,使用组合关系
    private A a = new A();

    //假如仍然想使用 A 的方法
    public int fun3(int a, int b) {
        return this.a.func1(a, b);
    }

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

    public int func2(int a, int b) {
        return func1(a, b) + 9;
    }
}