七大设计原则之里氏替换原则应用

简介: 七大设计原则之里氏替换原则应用

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;
    }
}


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