技術標籤：設計模式學習總結

1、什麼是里氏替換原則

Liskov於1987年提出了一個關於繼承的原則“Inheritance should ensure that any property proved about supertype objects also holds for subtype objects.”——“繼承必須確保父類所擁有的性質在子類中仍然成立。”也就是說，當一個子類的例項應該能夠替換任何其父類的例項時，它們之間才具有is-A關係。該原則稱為Liskov Substitution Principle——里氏替換原則。

2、程式碼示例

正方形不是長方形：

在我們的認知範圍內，長方形的長不等於寬，正方形是長等於寬的長方形，正方形是一種特殊的長方形。但在實際編碼過程中遇到的情況是怎麼樣的呢，通過程式碼分析：

package cn.com.design.model.test.liskvorole.negative;

/**
 * 專案名稱：OpenCloseRole
 * 類 名 稱：Test
 * 類 描 述：TODO
 * 建立時間：2021/1/18 下午8:32
 * 創 建 人：wteng
 */

/**
 * 在我們的認知範圍內，一致認為正方形就是一個特殊的長方形
 * 我們也知道，兩個類只要有"is a"關係，兩個類就可以發生繼承關係。
 * 里氏替換原則：任何使用父類的地方，都能被透明的替換成子類。替換成子類後，程式行為不會發生問題。
 * 在里氏替換原則的指導方針下，可得出：僅僅依據兩個類之間有沒有"is a"的關係，來判斷兩個類能不能發生繼承關係，是不夠的，
 *
 * 以下是反例，正方形不能替換長方形，替換後測試失敗
 */
 


class Rect {
    private int width;
    private int height;

    public int getWidth() {
        return width;
    }

    public void setWidth(int width) {
        this.width = width;
    }

    public int getHeight() {
        return height;
    }

    public void setHeight(int height) {
        this
 
.height = height;
    }

    public int area() {
        return getHeight()*getWidth();
    }
}

class Squaer extends Rect{
    private int sideLength;

    @Override
    public void setWidth(int width) {
        this.sideLength = width;
    }

    @Override
    public void setHeight(int height) {
        this.sideLength = height;
    }

    @Override
    public int getWidth() {
        return sideLength;
    }

    @Override
    public int getHeight() {
        return sideLength;
    }
}
class Foo {
    public void testArea(Rect rect) {
        rect.setWidth(10);
        rect.setHeight(15);

        if ((rect.area() == 150)) {
            System.out.println("測試通過");
        } else {
            System.out.println("測試失敗");
        }
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Foo foo = new Foo();
//        Rect rect = new Rect();
        Rect squer = new Squaer();
        foo.testArea(squer);
    }

}

但是執行結果為測試失敗，說明正方形是特殊的長方形違背了里氏替換原則，為了解決上邊問題，僅僅斷絕square和Rect的繼承關係即可
除此之外，類似經典的案例還有鴕鳥飛鳥。

3.總結

所謂物件是一組狀態和一系列行為的組合。狀態是物件的內在特性，行為是物件的外在特性。LSP所表述的就是在同一個繼承體系中的物件應該有共同的行為特徵。我們在設計物件時是按照行為進行分類的，只有行為一致的物件才能抽象出一個類來。設定長方形的長度的時候，它的寬度保持不變，設定寬度的時候，長度保持不變。正方形的行為：設定正方形的長度的時候，寬度隨之改變；設定寬度的時候，長度隨之改變。所以，如果我們把這種行為加到基類長方形的時候，就導致了正方形無法繼承這種行為。我們“強行”把正方形從長方形繼承過來，就造成無法達到預期的結果。鴕鳥非鳥，能飛是鳥的特性，但鴕鳥是不能飛的，我們強行將其歸為鳥類，最終導致程式碼出錯。

所有子類的行為功能必須和其父類持一致，如果子類達不到這一點，那麼必然違反里氏替換原則。在實際的開發過程中，不正確的派生關係是非常有害的。伴隨著軟體開發規模的擴大，參與的開發人員也越來越多，每個人都在使用別人提供的元件，也會為別人提供元件。最終，所有人的開發的元件經過層層包裝和不斷組合，被整合為一個完整的系統。每個開發人員在使用別人的元件時，只需知道元件的對外裸露的介面，那就是它全部行為的集合，至於內部到底是怎麼實現的，無法知道，也無須知道。所以，對於使用者而言，它只能通過介面實現自己的預期，如果元件介面提供的行為與使用者的預期不符，錯誤便產生了。里氏替換原則就是在設計時避免出現派生類與基類不一致的行為。