设计模式六大原则(2):里氏替换原则

from http://blog.csdn.net/zhengzhb/article/details/7281833

Liskov于1987年提出了一个关于继承的原则“Inheritance should ensure that any property proved about supertype objects also holds for subtype objects.”——“继承必须确保超类所拥有的性质在子类中仍然成立。”也就是说,当一个子类的实例应该能够替换任何其超类的实例时,它们之间才具有is-A关系

理解为:

说明:子类型必须能够替换它们的基类型。一个软件实体如果使用的是一个基类,那么当把这个基类替换成继承该基类的子类,程序的行为不会发生任何变化。软件实体察觉不出基类对象和子类对象的区别。(也就是 说如果基类有一个对子类继承抽象方法,子类调用不会改变基类所要表达的意思,子类 和基类 调用同样的方法毫无区别)

优点:可以很容易的实现同一父类下各个子类的互换,而客户端可以毫不察觉。


继承包含这样一层含义:父类中凡是已经实现好的方法(相对于抽象方法而言),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契约,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。而里氏替换原则就是表达了这一层含义。


举例说明继承的风险,我们需要完成一个两数相减的功能,由类A来负责。

[java] view plaincopy
  1. class A{  
  2.     public int func1(int a, int b){  
  3.         return a-b;  
  4.     }  
  5. }  
  6.   
  7. public class Client{  
  8.     public static void main(String[] args){  
  9.         A a = new A();  
  10.         System.out.println("100-50="+a.func1(10050));  
  11.         System.out.println("100-80="+a.func1(10080));  
  12.     }  
  13. }  


 运行结果:

100-50=50
100-80=20

        后来,我们需要增加一个新的功能:完成两数相加,然后再与100求和,由类B来负责。即类B需要完成两个功能:

  • 两数相减。
  • 两数相加,然后再加100。

        由于类A已经实现了第一个功能,所以类B继承类A后,只需要再完成第二个功能就可以了,代码如下:

[java] view plaincopy
  1. class B extends A{  
  2.     public int func1(int a, int b){  
  3.         return a+b;  
  4.     }  
  5.       
  6.     public int func2(int a, int b){  
  7.         return func1(a,b)+100;  
  8.     }  
  9. }  
  10.   
  11. public class Client{  
  12.     public static void main(String[] args){  
  13.         B b = new B();  
  14.         System.out.println("100-50="+b.func1(10050));  
  15.         System.out.println("100-80="+b.func1(10080));  
  16.         System.out.println("100+20+100="+b.func2(10020));  
  17.     }  
  18. }  

类B完成后,运行结果:

100-50=150
100-80=180
100+20+100=220

        我们发现原本运行正常的相减功能发生了错误。原因就是类B在给方法起名时无意中重写了父类的方法,造成所有运行相减功能的代码全部调用了类B重写后的方法,造成原本运行正常的功能出现了错误。在本例中,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,程序运行出错的机率非常大。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。它包含以下4层含义:

  • 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。
  • 子类中可以增加自己特有的方法。
  • 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。




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