里氏替換原則

里氏替換原則的英文名稱是:Liskov Substitution Principle,簡稱LSP(老色批)。

1里氏替換原則的定義

英文定義有兩種：①If for each object o1 of type S there is an object o2 of type T such thatfor all programs P defined in terms of S,the behavior of P is unchangedwhen o1 is substituted for o2 then T is a subtype of S.這個定義是最正宗的定義，意思是：如果對一個型別為S的物件o1，都有型別為T的物件o2，使得以S定義的所有程式P在所有的物件o1都代換成o2時，程式P的行為沒有發生變化，那麼型別T是型別S的子型別。②Functions that use pointers or references to base classes must be ableto use objects of derived classes without knowing it.第二個定義意思是：所有引用基類的地方必須能透明地使用其子類物件。清晰明確地說明只要父類能出現的地方子類就可以出現，而且替換為子類也不會產生任何錯誤或異常，使用者可能根本就不需要知道父類還是子類；但是反過來則不可以，有子類的地方，父類未必就能適應。
里氏代換原則中說，任何基類可以出現的地方，子類一定可以出現。LSP 是繼承複用的基石，只有當派生類可以替換掉基類，且軟體單位的功能不受到影響時，基類才能真正被複用，而派生類也能夠在基類的基礎上增加新的行為。里氏代換原則是對開閉原則的補充。實現開閉原則的關鍵步驟就是抽象化，而基類與子類的繼承關係就是抽象化的具體實現，所以里氏代換原則是對實現抽象化的具體步驟的規範。
繼承存在很多優點，但也存在缺陷，而“里氏替換原則”可以減少"弊"所帶來的麻煩。優點：■ 程式碼共享，減少建立類的工作量，每個子類都擁有父類的方法和屬性；■ 提高程式碼的可重用性；■ 提高程式碼的可擴充套件性；■ 提高產品或專案的開放性。
缺陷：■ 繼承是入侵式的。只要繼承，就必須擁有父類的所有屬性和方法；■ 降低程式碼的靈活性。子類必須擁有父類的屬性和方法，使子類受到限制；■ 增強了耦合性。當父類的常量、變數和方法修改時，必須考慮子類的修改，這種修改可能造成大片的程式碼需要重構。

2里氏替換原則的應用

在編譯期間，java語言編輯器會檢查一個程式是否符合里氏替換原則，這是一個無關實現的、純語法意義上的檢查。里氏替換原則要求是使用基類的地方，子類一定適用，因此子類必須具備基類的全部介面。或者說，子型別的介面必須包括全部的基類的介面，而且還有可能更寬。如果一個java程式破壞這一條件，java編輯器就會在編譯程式時丟擲錯誤提示，並停止編譯。例如，一個基類Base聲明瞭一個public方法改換成private或procted。即子類不能使用一個低訪問許可權的方法覆蓋基類中的高訪問許可權的方法。里氏替換原則為良好的繼承定義了一個規範，它包含4層含義：■ 子類必須完全實現父類的方法；■ 子類可以有自己的個性；■ 覆蓋或實現父類的方法時輸入引數可以被放大；■ 覆蓋或實現父類的方法時輸出結果可以被縮小。例：Animal 是一個表示動物的抽象類，只要是動物就都能動，因此提供一個抽象的move()方法；Horse和Bird都是Animal的子類。
下面編寫一個測試類

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        //宣告一個基類物件
        Animal animal；
        //使用基類物件指向子類
        animal = new Horse();
        animal.move;
        animal = new Bird();
        animal.move;
        // Horse h = new Animal(); //錯誤
    }
}
 

上述程式碼中，使用基類物件指向子類是允許的，但反過來，使用子類物件指向父類則違反里氏替換原則，會出現錯誤。

注意按照里氏替換原則，當多個類之間存在繼承關係時，通常應該使用父類或介面來指向子類的物件（除非需要使用子類特有的方法），這更利於提高系統的可擴充套件性。
在設計模式中體現里氏替換原則的有如下幾個模式：■ 策略模式■ 組合模式■ 代理模式

來自為知筆記(Wiz)