OOAD-4 面对对象设计七原则--里氏替换原则

里氏替换原则的定义

　　里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）由麻省理工学院计算机科学实验室的里斯科夫（Liskov）女士在 1987 年的“面向对象技术的高峰会议”（OOPSLA）上发表的一篇文章《数据抽象和层次》（Data Abstraction and Hierarchy）里提出来的，她提出：继承必须确保超类所拥有的性质在子类中仍然成立

 

里氏替换原则的做用

　　里氏替换原则是实现开闭原则的重要方式之一。

　　它克服了继承中重写父类形成的可复用性变差的缺点，由于它推崇，子类能够新增方法，可是不要去覆盖父类已经写好的方法

　　它是动做正确性的保证，即类的扩展不会给已有的系统引入新的错误。下降了代码出错的可能性。由于里式替换原则保证了子类不要去覆盖父类方法，所以，新增新的子类时。父类定义的东西不会改变。也就是说，进行功能扩展时，原有的代码不会出错

 

 

里式替换原则的实现方法

　　里式替换原则通俗来说就是：子类能够扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。也就是说，子类继承父类时，除添加新的方法完成新增功能外，尽可能不要重写父类已经实现的方法。

　　若是经过重写父类的方法来完成新的功能，这样写起来虽然简单，可是整个继承体系的可复用性会比较差，特别是用多态用的比较频繁时，程序出错的几率就会变大。由于子类重写毕竟覆盖了父类的功能，当须要使用父类的功能时，就容易致使出错。并且，里氏替换和多态并不冲突，咱们尽可能在抽象类或者接口来作多态，简单父类通常只是用来自下而上的封装公有域。

　　若是程序违背了里式替换原则，则继承类的对象在基类出现的地方会出现运行错误。由于子类重写了方法，那么本来为基类的地方就不必定能用子类来代替了

 

　　下面以“几维鸟不是鸟”为例来讲明里氏替换原则。

【例2】里氏替换原则在“几维鸟不是鸟”实例中的应用。

分析：鸟通常都会飞行，如燕子的飞行速度大概是每小时 120 公里。可是新西兰的几维鸟因为翅膀退化没法飞行。假如要设计一个实例，计算这两种鸟飞行 300 公里要花费的时间。显然，拿燕子来测试这段代码，结果正确，能计算出所须要的时间；但拿几维鸟来测试，结果会发生“除零异常”或是“无穷大”，明显不符合预期，其类图如图 1 所示。

图1 “几维鸟不是鸟”实例的类图

程序代码以下：

1. package principle;
2. public class LSPtest
3. {
4. public static void main(String[] args)
5. {
6. Bird bird1=new Swallow();
7. Bird bird2=new BrownKiwi();
8. bird1.setSpeed(120);
9. bird2.setSpeed(120);
10. System.out.println("若是飞行300千米：");
11. try
12. {
13. System.out.println("燕子将飞行"+bird1.getFlyTime(300)+"小时.");
14. System.out.println("几维鸟将飞行"+bird2.getFlyTime(300)+"小时。");
15. }
16. catch(Exception err)
17. {
18. System.out.println("发生错误了!");
19. }
20. }
21. }
22. //鸟类
23. class Bird
24. {
25. double flySpeed;
26. public void setSpeed(double speed)
27. {
28. flySpeed=speed;
29. }
30. public double getFlyTime(double distance)
31. {
32. return(distance/flySpeed);
33. }
34. }
35. //燕子类
36. class Swallow extends Bird{}
37. //几维鸟类
38. class BrownKiwi extends Bird
39. {
40. public void setSpeed(double speed)
41. {
42. flySpeed=0;
43. }
44. }

程序的运行结果以下：

若是飞行300千米：
燕子将飞行2.5小时.
几维鸟将飞行Infinity小时。

程序运行错误的缘由是：几维鸟类重写了鸟类的 setSpeed(double speed) 方法，这违背了里氏替换原则。正确的作法是：取消几维鸟原来的继承关系，定义鸟和几维鸟的更通常的父类，如动物类，它们都有奔跑的能力。几维鸟的飞行速度虽然为 0，但奔跑速度不为 0，能够计算出其奔跑 300 公里所要花费的时间。其类图如图 2 所示。

图2 “几维鸟是动物”实例的类图

 

　　

 

 

里氏替换原则和多态之间的关系

　　在第一眼看到里氏替换原则时，我就产生了困惑。为何要去禁止子类重写父类方法呢。这不是java多态的基本吗，那里式替换原则是否是和多态概念有冲突呢。后来在和朋友交流时候慢慢的有了一些感悟。故而记录下来。

　　 首先在咱们的java语言中。能够用来实现多态的方式有不少种。通常为普通父类、抽象类和接口。而对普通父类而言。它不要用来作多态。普通的父类是自下而上的封装共性域的一种形式。通常而言，咱们封装普通父类，是由于有共有的属性、方法。不须要去重写，而是自下而上的封装共性。所以针对普通父类中定义的方法，其实就是子类的共性方法，原理上若是不是共性的方法，就不能抽象为父类。所以普通父类中定义且实现的方法，子类一律不要去重写。这就能看出来里式替换的原理。而多态通常是在抽象类或者接口层去作的。这是由于。抽象类和接口都是自上而下的定义行为约束。例如在抽象类或者接口中，定义的抽象方法，并没有具体实现，这就是代表子类必需要去重写该方法来实现多态。而针对抽象类或者接口中已经定义且作了实现的方法，则就是共性定义的方法。继承抽象类或者实现接口的类都不该该去覆盖该方法，就直接拿来用就行了。这也是里氏替换原则的体现