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面向物件原則--里氏代換原則

里氏代換原則(Liskov Substitution Principle LSP)面向物件設計的基本原則之一。 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,只有當衍生類可以替換掉基類,軟體單位的功能不受到影響時,基類才能真正被複用,而衍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。

里氏代換原則告訴我們,在軟體中將一個基類物件替換成它的子類物件,程式將不會產生任何錯誤和異常,反過來則不成立,如果一個軟體實體使用的是一個子類物件的話,那麼它不一定能夠使用基類物件。例如:我喜歡動物,那我一定喜歡狗,因為狗是動物的子類;但是我喜歡狗,不能據此斷定我喜歡動物,因為我並不喜歡老鼠,雖然它也是動物。

里氏代換原則是實現開閉原則的重要方式之一,由於使用基類物件的地方都可以使用子類物件,因此在程式中儘量使用基類型別來對物件進行定義,而在執行時再確定其子類型別,用子類物件來替換父類物件。

在使用里氏代換原則時需要注意如下幾個問題:

  1. 子類的所有方法必須在父類中宣告,或子類必須實現父類中宣告的所有方法。根據里氏代換原則,為了保證系統的擴充套件性,在程式中通常使用父類來進行定義,如果一個方法只存在子類中,在父類中不提供相應的宣告,則無法在以父類定義的物件中使用該方法。

  2. 我們在運用里氏代換原則時,儘量把父類設計為抽象類或者介面,讓子類繼承父類或實現父介面,並實現在父類中宣告的方法,執行時,子類例項替換父類例項,我們可以很方便地擴充套件系統的功能,同時無須修改原有子類的程式碼,增加新的功能可以通過增加一個新的子類來實現。里氏代換原則是開閉原則的具體實現手段之一。

  3. Java語言中,在編譯階段,Java編譯器會檢查一個程式是否符合里氏代換原則,這是一個與實現無關的、純語法意義上的檢查,但Java編譯器的檢查是有侷限的。

注意事項

  • 在進行設計的時候,我們儘量從抽象類繼承,而不是從具體類繼承。如果從繼承等級樹來看,所有葉子節點應當是具體類,而所有的樹枝節點應當是抽象類或者介面。當然這個只是一個一般性的指導原則,使用的時候還要具體情況具體分析。

  • 簡單的理解為一個軟體實體如果使用的是一個父類,那麼一定適用於其子類,而且它察覺不出父類物件和子類物件的區別。也就是說,軟體裡面,把父類都替換成它的子類,程式的行為沒有變化。