面向对象设计原则之三：里氏替换原则

里氏替换原则（Liskov Substitution Principle LSP）

 

      里氏替换原则是面向对象设计的基本原则之一。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，只有当子类可以替换基类，软件单位的功能不受影响时，基类才能真正的被复用，而子类也可以在基类的基础上增加新的行为。

      Liskov提出了关于继承的原则：Inheritance should ensure that any property proved about supertype objects also holds for subtype objects.----继承必须确保超类中所拥有的性质在子类中仍然成立。2002年，软件工程大师Robert C. Martin出版了一本《Agile Software DevelopmentPrinciples Patterns and Practices》，在文中他把里氏代换原则最终简化为一句话：“Subtypes must be substitutable for their base types”也就是说子类必须能够替换成他们的基类。

      里氏替换原则讲的是基类和子类的关系，只有这种关系存在的时候里氏替换原则才能成立。里氏替换原则是实现开放封闭原则的具体规范。这是因为：实现开放封闭原则的关键是抽象，而继承关系又是抽象的一种具体实现。

 

我们大家都打过CS的游戏，用枪射击杀人，如下类图：

 

                             　　　　　　

      枪的主要职责是射击，如何射击在各个具体的子类中定义。注意在类中调用其他类时务必调用父类或接口，如果不能掉话父类或接口，说明类的射击已经违反了LSP原则。

如果我们有一个玩具手 枪，该如何定义呢？我们先在类图2-1上增加一个类ToyGun，然后继承于AbstractGun类，修改后的类图如下：

                         　　　　　　　　　　　　　　

        　　　　　　　　　　　　　　　　　　

 

      玩具枪是不能用来射击的，杀不死人的，这个不应该写shoot方法，在这种情况下业务的调用类就会出现问题。为了解决这个问题，ToyGun可以脱离继承，建立一个独立的父类，为了做到代码可以服用，可以与AbstractGun建立关联委托关系，如下图：

 

                             

因此，如果子类不能完整地实现父类的方法，那么建议断开父子继承关系，采用依赖，聚合，组合等关系代替继承。

子类可以有自己的属性或方法。

覆盖或实现父类的方法时输入的参数可以放大。

覆盖或实现父类的方法时输出结果可以被缩小。这是什么意思呢，父类的方法返回值是一个类型T，子类相同的方法（覆写）的返回值为类型S，那么根据里氏替换原则就要求S必须小于等于T，也就是说要么S和T是同一个类型，要么S是T的子类型。

     采用里氏替换原则的目的就是增加程序的健壮性，需求变更时也可以保持良好的兼容性和稳定性，即使增加子类，原有的子类可以继续运行。在实际项目中，每个子类对应不同的业务含义，使用父类作为参数，传递不同的子类完成不同业务逻辑。