设计模式六大原则(2):里氏替换原则

前言:今天是3.15,一个特殊的日子。不知道还会曝光出多少家不良企业,更不知道潜藏的未被曝光的企业数量之巨有没有超出我的想象力。每年都会爆出一些诸如“塑化剂、毒胶囊、问题奶、速成鸡”等等新的食品安全关键词,走进餐馆,走进食堂,走进超市,还真不知道什么东西敢碰。新的问题一年一年曝光,却一年比一年严重。不良商家究竟还有没有底线?说好的节操呢?

设计模式系列文章设计模式六大原则(1):单一职责原则设计模式六大原则(2):里氏替换原则问题的由来

  我们都知道面向对象有三大特性:封装、继承、多态。所以我们在实际开发过程中,子类在继承父类后,根据多态的特性,可能是图一时方便,经常任意重写父类的方法,那么这种方式会大大增加代码出问题的几率。比如下面场景:类C实现了某项功能F1。现在需要对功能F1作修改扩展,将功能F1扩展为F,其中F由原有的功能F1和新功能F2组成。新功能F由类C的子类C1来完成,则子类C1在完成功能F的同时,有可能会导致类C的原功能F1发生故障。这时候里氏替换原则就闪亮登场了。

什么是里氏替换原则

  前面说过的单一职责原则,从字面意思就很好理解,但是里氏替换原则就有点让人摸不着头脑。查过资料后发现原来这项原则最早是在1988年,由麻省理工学院一位姓里的女士(Liskov)提出来的。

  英文缩写:LSP (Liskov Substitution Principle)。

  严格的定义:

  通俗的定义:所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。

  更通俗的定义:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。

  代码示例

//抽象父类电脑public abstract class Computer {public abstract void use();}class IBM extends Computer{@Overridepublic void use() {System.out.println(“use IBM Computer.”);}}class HP extends Computer{@Overridepublic void use() {System.out.println(“use HP Computer.”);}}public class Client{public static void main(String[] args) {Computer ibm = new IBM();Computer hp = new HP();//引用基类的地方能透明地使用其子类的对象。ibm.use();hp.use();}}四层含义

  里氏替换原则包含以下4层含义:

  现在我们可以对以上四层含义逐个讲解。

  子类可以实现父类的抽象方法,但是不能覆盖父类的非抽象方法

  在我们做系统设计时,经常会设计接口或抽象类,然后由子类来实现抽象方法,这里使用的其实就是里氏替换原则。子类可以实现父类的抽象方法很好理解,香港虚拟主机,事实上,子类也必须完全实现父类的抽象方法,哪怕写一个空方法,否则会编译报错。

  里氏替换原则的关键点在于不能覆盖父类的非抽象方法。父类中凡是已经实现好的方法,实际上是在设定一系列的规范和契约,虽然它不强制要求所有的子类必须遵从这些规范,但是如果子类对这些非抽象方法任意修改,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。

  在面向对象的设计思想中,继承这一特性为系统的设计带来了极大的便利性,但是由之而来的也潜在着一些风险。就像开篇所提到的那一场景一样,对于那种情况最好遵循里氏替换原则,类C1继承类C时,可以添加新方法完成新增功能,尽量不要重写父类C的方法。否则可能带来难以预料的风险,比如下面一个简单的例子还原开篇的场景:

public class C {public int func(int a, int b){return a+b;}}public class C1 extends C{@Overridepublic int func(int a, int b) {return a-b;}}public class Client{public static void main(String[] args) {C c = new C1();System.out.println(“2+1=” + c.func(2, 1));}}

运行结果:2+1=1

  上面的运行结果明显是错误的。类C1继承C,后来需要增加新功能,类C1并没有新写一个方法,而是直接重写了父类C的func方法,网站空间,违背里氏替换原则,引用父类的地方并不能透明的使用子类的对象,导致运行结果出错。

  子类中可以增加自己特有的方法

  在继承父类属性和方法的同时,每个子类也都可以有自己的个性,在父类的基础上扩展自己的功能。前面其实已经提到,当功能扩展时,香港虚拟主机,子类尽量不要重写父类的方法,而是另写一个方法,所以对上面的代码加以更改,使其符合里氏替换原则,代码如下:

public class C {public int func(int a, int b){return a+b;}}public class C1 extends C{public int func2(int a, int b) {return a-b;}}public class Client{public static void main(String[] args) {C1 c = new C1();System.out.println(“2-1=” + c.func2(2, 1));}}

运行结果:2-1=1

  当子类覆盖或实现父类的方法时,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

代码示例

import java.util.HashMap;public class Father {public void func(HashMap m){System.out.println(“执行父类…”);}}import java.util.Map;public class Son extends Father{public void func(Map m){//方法的形参比父类的更宽松System.out.println(“执行子类…”);}}import java.util.HashMap;public class Client{public static void main(String[] args) {Father f = new Son();//引用基类的地方能透明地使用其子类的对象。HashMap h = new HashMap();f.func(h);}}

运行结果:执行父类…

  注意Son类的func方法前面是不能加@Override注解的,因为否则会编译提示报错,因为这并不是重写(Override),而是重载(Overload),因为方法的输入参数不同。重写和重载的区别在Java面向对象详解一文中已作解释,此处不再赘述。

  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

勇于接受自己的不完美,认清自己不足的地方,

设计模式六大原则(2):里氏替换原则

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