面向对象设计原则之里氏代换原则【转载】

 里氏代换原则由2008年图灵奖得主、美国第一位计算机科学女博士Barbara Liskov教授和卡内基·梅隆大学Jeannette Wing教授于1994年提出。其严格表述以下：若是对每个类型为S的对象o1，都有类型为T的对象o2，使得以T定义的全部程序P在全部的对象o1代换o2时，程序P的行为没有变化，那么类型S是类型T的子类型。这个定义比较拗口且难以理解，所以咱们通常使用它的另外一个通俗版定义：

里氏代换原则(Liskov Substitution Principle, LSP)：全部引用基类（父类）的地方必须能透明地使用其子类的对象。

      里氏代换原则告诉咱们，在软件中将一个基类对象替换成它的子类对象，程序将不会产生任何错误和异常，反过来则不成立，若是一个软件实体使用的是一个子类对象的话，那么它不必定可以使用基类对象。例如：我喜欢动物，那我必定喜欢狗，由于狗是动物的子类；可是我喜欢狗，不能据此判定我喜欢动物，由于我并不喜欢老鼠，虽然它也是动物。

      例若有两个类，一个类为BaseClass，另外一个是SubClass类，而且SubClass类是BaseClass类的子类，那么一个方法若是能够接受一个BaseClass类型的基类对象base的话，如：method1(base)，那么它必然能够接受一个BaseClass类型的子类对象sub，method1(sub)可以正常运行。反过来的代换不成立，如一个方法method2接受BaseClass类型的子类对象sub为参数：method2(sub)，那么通常而言不能够有method2(base)，除非是重载方法。

      里氏代换原则是实现开闭原则的重要方式之一，因为使用基类对象的地方均可以使用子类对象，所以在程序中尽可能使用基类类型来对对象进行定义，而在运行时再肯定其子类类型，用子类对象来替换父类对象。

      在使用里氏代换原则时须要注意以下几个问题：

      (1)子类的全部方法必须在父类中声明，或子类必须实现父类中声明的全部方法。根据里氏代换原则，为了保证系统的扩展性，在程序中一般使用父类来进行定义，若是一个方法只存在子类中，在父类中不提供相应的声明，则没法在以父类定义的对象中使用该方法。

      (2)  咱们在运用里氏代换原则时，尽可能把父类设计为抽象类或者接口，让子类继承父类或实现父接口，并实如今父类中声明的方法，运行时，子类实例替换父类实例，咱们能够很方便地扩展系统的功能，同时无须修改原有子类的代码，增长新的功能能够经过增长一个新的子类来实现。里氏代换原则是开闭原则的具体实现手段之一。

      (3) Java语言中，在编译阶段，Java编译器会检查一个程序是否符合里氏代换原则，这是一个与实现无关的、纯语法意义上的检查，但Java编译器的检查是有局限的。

在Sunny软件公司开发的CRM系统中，客户(Customer)能够分为VIP客户(VIPCustomer)和普通客户(CommonCustomer)两类，系统须要提供一个发送Email的功能，原始设计方案如图1所示： 图1原始结构图       在对系统进行进一步分析后发现，不管是普通客户仍是VIP客户，发送邮件的过程都是相同的，也就是说两个send()方法中的代码重复，并且在本系统中还将增长新类型的客户。为了让系统具备更好的扩展性，同时减小代码重复，使用里氏代换原则对其进行重构。

      在本实例中，能够考虑增长一个新的抽象客户类Customer，而将CommonCustomer和VIPCustomer类做为其子类，邮件发送类EmailSender类针对抽象客户类Customer编程，根据里氏代换原则，可以接受基类对象的地方必然可以接受子类对象，所以将EmailSender中的send()方法的参数类型改成Customer，若是须要增长新类型的客户，只需将其做为Customer类的子类便可。重构后的结构如图2所示：

图2  重构后的结构图

      里氏代换原则是实现开闭原则的重要方式之一。在本实例中，在传递参数时使用基类对象，除此之外，在定义成员变量、定义局部变量、肯定方法返回类型时均可使用里氏代换原则。针对基类编程，在程序运行时再肯定具体子类。