设计模式六大原则（2）：里氏替换原则

 确定有很多人跟我刚看到这项原则的时候同样，对这个原则的名字充满疑惑。其实缘由就是这项原则最先是在1988年，由麻省理工学院的一位姓里的女士（Barbara Liskov）提出来的。

定义1：若是对每个类型为 T1的对象 o1，都有类型为 T2 的对象o2，使得以 T1定义的全部程序 P 在全部的对象 o1 都代换成 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2：全部引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。

问题由来：有一功能P1，由类A完成。现须要将功能P1进行扩展，扩展后的功能为P，其中P由原有功能P1与新功能P2组成。新功能P由类A的子类B来完成，则子类B在完成新功能P2的同时，有可能会致使原有功能P1发生故障。

解决方案：当使用继承时，遵循里氏替换原则。类B继承类A时，除添加新的方法完成新增功能P2外，尽可能不要重写父类A的方法，也尽可能不要重载父类A的方法。

      继承包含这样一层含义：父类中凡是已经实现好的方法（相对于抽象方法而言），其实是在设定一系列的规范和契约，虽然它不强制要求全部的子类必须听从这些契约，可是若是子类对这些非抽象方法任意修改，就会对整个继承体系形成破坏。而里氏替换原则就是表达了这一层含义。

      继承做为面向对象三大特性之一，在给程序设计带来巨大便利的同时，也带来了弊端。好比使用继承会给程序带来侵入性，程序的可移植性下降，增长了对象间的耦合性，若是一个类被其余的类所继承，则当这个类须要修改时，必须考虑到全部的子类，而且父类修改后，全部涉及到子类的功能都有可能会产生故障。

      举例说明继承的风险，咱们须要完成一个两数相减的功能，由类A来负责。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

class A {      public int func1 ( int a , int b ) {          return a - b ;      } }   public class Client {      public static void main ( String [ ] args ) {          A a = new A ( ) ;          System . out . println ( "100-50=" + a . func1 ( 100 , 50 ) ) ;          System . out . println ( "100-80=" + a . func1 ( 100 , 80 ) ) ;      } }

运行结果：

100-50=50
100-80=20

       后来，咱们须要增长一个新的功能：完成两数相加，而后再与100求和，由类B来负责。即类B须要完成两个功能：

• 两数相减。
• 两数相加，而后再加100。

       因为类A已经实现了第一个功能，因此类B继承类A后，只须要再完成第二个功能就能够了，代码以下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

class B extends A {      public int func1 ( int a , int b ) {          return a + b ;      }           public int func2 ( int a , int b ) {          return func1 ( a , b ) + 100 ;      } }   public class Client {      public static void main ( String [ ] args ) {          B b = new B ( ) ;          System . out . println ( "100-50=" + b . func1 ( 100 , 50 ) ) ;          System . out . println ( "100-80=" + b . func1 ( 100 , 80 ) ) ;          System . out . println ( "100+20+100=" + b . func2 ( 100 , 20 ) ) ;      } }

类B完成后，运行结果：

100-50=150
100-80=180
100+20+100=220

      咱们发现本来运行正常的相减功能发生了错误。缘由就是类B在给方法起名时无心中重写了父类的方法，形成全部运行相减功能的代码所有调用了类B重写后的方法，形成本来运行正常的功能出现了错误。在本例中，引用基类A完成的功能，换成子类B以后，发生了异常。在实际编程中，咱们经常会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，特别是运用多态比较频繁时，程序运行出错的概率很是大。若是非要重写父类的方法，比较通用的作法是：原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类，原有的继承关系去掉，采用依赖、聚合，组合等关系代替。

      里氏替换原则通俗的来说就是：子类能够扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。它包含如下4层含义：

• 子类能够实现父类的抽象方法，但不能覆盖父类的非抽象方法。
• 子类中能够增长本身特有的方法。
• 当子类的方法重载父类的方法时，方法的前置条件（即方法的形参）要比父类方法的输入参数更宽松。
• 当子类的方法实现父类的抽象方法时，方法的后置条件（即方法的返回值）要比父类更严格。

      看上去很难以想象，由于咱们会发如今本身编程中经常会违反里氏替换原则，程序照样跑的好好的。因此你们都会产生这样的疑问，假如我非要不遵循里氏替换原则会有什么后果？

      后果就是：你写的代码出问题的概率将会大大增长。