1 里氏替换原则
里氏替换原则(Liskov Substitution Principle,LSP)是指如果对每一个类型为 T1 的对象 o1,都有类型为 T2 的对象 o2,使得以 T1 定义的所有程序 P 在所有的对象 o1 都替换成 o2 时,程序 P 的行为没有发生变化,那么类型 T2 是类型 T1 的子类型。
定义看上去还是比较抽象,我们重新理解一下,可以理解为一个软件实体如果适用一个父类的话,那一定是适用于其子类,所有引用父类的地方必须能透明地使用其子类的对象,子类对象能够替换父类对象,而程序逻辑不变。根据这个理解,我们总结一下:
引申含义:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。
1、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。
2、子类中可以增加自己特有的方法。
3、当子类的方法重载父类的方法时,方法的前置条件(即方法的输入/入参)要比父类方法的输入参数更宽松。
4、当子类的方法实现父类的方法时(重写/重载或实现抽象方法),方法的后置条件(即方法的输出/返回值)要比父类更严格或相等。
在前面讲开闭原则的时候埋下了一个伏笔,我们记得在获取折后时重写覆盖了父类的 getPrice()方法,增加了一个获取源码的方法 getOriginPrice(),显然就违背了里氏替换原则。我们修改一下代码,不应该覆盖 getPrice()方法,增加 getDiscountPrice()方法:
之前:
public class JavaDiscountCourse extends JavaCourse { public JavaDiscountCourse(Integer id, String name, Double price) { super(id, name, price); } public Double getOriginPrice(){ return super.getPrice(); } public Double getPrice(){ return super.getPrice() * 0.61; } }
更正:
public class JavaDiscountCourse extends JavaCourse { public JavaDiscountCourse(Integer id, String name, Double price) { super(id, name, price); } public Double getDiscountPrice(){ return super.getPrice() * 0.61; } }
2 里氏替换原则应用
使用里氏替换原则有以下优点:
1、约束继承泛滥,开闭原则的一种体现。
2、加强程序的健壮性,同时变更时也可以做到非常好的兼容性,提高程序的维护性、扩展性。降低需求变更时引入的风险。现在来描述一个经典的业务场景,用正方形、矩形和四边形的关系说明里氏替换原则,我们都知道正方形是一个特殊的长方形,那么就可以创建一个长方形父类 Rectangle 类:
public class Rectangle { private long height; private long width; public long getHeight() { return height; } public void setHeight(long height) { this.height = height; } public long getWidth() { return width; } public void setWidth(long width) { this.width = width; } }
创建正方形 Square 类继承长方形:
public class Square extends Rectangle { private long length; public long getLength() { return length; } public void setLength(long length) { this.length = length; } @Override public long getHeight() { return getLength(); } @Override public void setHeight(long height) { setLength(height); } @Override public long getWidth() { return getLength(); } @Override public void setWidth(long width) { setLength(width); } }
在测试类中创建 resize()方法,根据逻辑长方形的宽应该大于等于高,我们让高一直自增,知道高等于宽变成正方形:
public static void resize(Rectangle rectangle){ while (rectangle.getWidth() >= rectangle.getHeight()){ rectangle.setHeight(rectangle.getHeight() + 1); System.out.println("Width:" +rectangle.getWidth() +",Height:" + rectangle.getHeight()); } System.out.println("Resize End,Width:" +rectangle.getWidth() +",Height:" + rectangle.getHeight()); }
测试代码:
public static void main(String[] args) { Rectangle rectangle = new Rectangle(); rectangle.setWidth(20); rectangle.setHeight(10); resize(rectangle); }
运行结果:
发现高比宽还大了,在长方形中是一种非常正常的情况。现在我们再来看下面的代码,把长方形Rectangle 替换成它的子类正方形 Square,修改测试代码:
public static void main(String[] args) { Square square = new Square(); square.setLength(10); resize(square); }
这时候我们运行的时候就出现了死循环,违背了里氏替换原则,将父类替换为子类后,程序运行结果没有达到预期。因此,我们的代码设计是存在一定风险的。里氏替换原则只存在父类与子类之间,约束继承泛滥。我们再来创建一个基于长方形与正方形共同的抽象四边形 Quadrangle 接口:
public interface QuadRangle { long getWidth(); long getHeight(); }
修改长方形 Rectangle 类:
public class Rectangle implements QuadRangle { private long height; private long width; public long getHeight() { return height; } public void setHeight(long height) { this.height = height; } public long getWidth() { return width; } public void setWidth(long width) { this.width = width; } }
修改正方形类 Square 类:
public class Square implements QuadRangle { private long length; public long getLength() { return length; } public void setLength(long length) { this.length = length; } public long getWidth() { return length; } public long getHeight() { return length; } }