设计模式六大原则(2):里氏替换原则(Liskov Substitution Principle)
肯定有不少人跟我刚看到这项原则的时候一样,对这个原则的名字充满疑惑。事实上原因就是这项原则最早是在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:假设对每个类型为 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完毕。现须要将功能P1进行扩展,扩展后的功能为P,当中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来完毕,则子类B在完毕新功能P2的同一时候,有可能会导致原有功能P1发生问题。
解决方式:当使用继承时,遵循里氏替换原则。类B继承类A时,除加入新的方法完毕新增功能P2外,尽量不要重写父类A的方法,也尽量不要重载父类A的方法。
继承包括这样一层含义:父类中凡是已经实现好的方法(相对于抽象方法而言),实际上是在设定一系列的规范和契约,尽管它不强制要求全部的子类必须遵从这些契约,可是假设子类对这些非抽象方法随意改动,就会对整个继承体系造成破坏。而里氏替换原则就是表达了这一层含义。
继承作为面向对象三大特性之中的一个,在给程序设计带来巨大便利的同一时候,也带来了弊端。
比方使用继承会给程序带来侵入性,程序的可移植性减少。添加了对象间的耦合性,假设一个类被其它的类所继承。则当这个类须要改动时,必须考虑到全部的子类。而且父类改动后,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,我们须要完毕一个两数相减的功能,由类A来负责。
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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));
}
}
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执行结果:
100-50=50
100-80=20
后来,我们须要添加一个新的功能:完毕两数相加,然后再与100求和,由类B来负责。即类B须要完毕两个功能:
- 两数相减。
- 两数相加,然后再加100。
因为类A已经实现了第一个功能,所以类B继承类A后,仅仅须要再完毕第二个功能就能够了,代码例如以下:
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classBextendsA{
publicintfunc1(inta,intb){
returna+b;
}
publicintfunc2(inta,intb){
returnfunc1(a,b)+100;
}
}
publicclassClient{
publicstaticvoidmain(String[]args){
Bb=newB();
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));
}
}
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类B完毕后,执行结果:
100-50=150
100-80=180
100+20+100=220
我们发现原本执行正常的相减功能发生了错误。原因就是类B在给方法起名时无意中重写了父类的方法,造成所有执行相减功能的代码所有调用了类B重写后的方法。造成原本执行正常的功能出现了错误。在本例中,引用基类A完毕的功能。换成子类B之后,发生了异常。
在实际编程中,我们经常会通过重写父类的方法来完毕新的功能,这样写起来尽管简单。可是整个继承体系的可复用性会比較差,特别是运用多态比較频繁时,程序执行出错的几率很大。假设非要重写父类的方法,比較通用的做法是: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,採用依赖、聚合,组合等关系取代。
里氏替换原则通俗的来讲就是:子类能够扩展父类的功能。但不能改变父类原有的功能。它包括下面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。
- 子类中能够添加自己特有的方法。
- 当子类的方法重载父类的方法时,方法的前置条件(即方法的形參)要比父类方法的输入參数更宽松。
- 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。
看上去非常不可思议,由于我们会发如今自己编程中经常会违反里氏替换原则,程序照样跑的好好的。
所以大家都会产生这种疑问,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几率将会大大添加。
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