详解Java设计模式编程中的里氏替换原则

2024-10-16 19:20:50

定义1：如果对每一个类型为 T1的对象 o1，都有类型为 T2 的对象o2，使得以 T1定义的所有程序 P 在所有的对象 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：所有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。现需要将功能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，有可能会导致原有功能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），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契约，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。
继承作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。比如使用继承会给程序带来侵入性，程序的可移植性降低，增加了对象间的耦合性，如果一个类被其他的类所继承，则当这个类需要修改时，必须考虑到所有的子类，并且父类修改后，所有涉及到子类的功能都有可能会产生故障。

例子：

public class Rectangle {
  int width;
  int height;
  public Rectangle(int w, int h){
    width = w;
    height = h;
  }
  public int getArea(){
    return width*height;
  }
} 

public class Square extends Rectangle {
  public Square(int w, int h) {
    super(w, h);
  } 

  public int getArea(){
    return width*width;
  }
} 

public class Test {
  public static void main(String[] args) {
    Rectangle rectangle = new Rectangle(10, 20);
        // Square rectangle = new Square(10, 20);
    System.out.println("面积："+rectangle.getArea());
  }
}

如果我们把长方形类Rectangle 替换为正方形类Square，那么求出的面积就不正确了，原因是我们继承的时候重写了父类的getArea方法。这是违背里氏替换原则的。
当然，这里只是举个例子，实际项目中我们不会这样修改的。

总结：
1. 尽量不要重写父类方法，而是增加自己特有的方法。
2. 继承给程序设计带来巨大便利的同时，也带来了弊端。如果一个类被其他的类所继承，则当这个类需要修改时，必须考虑到所有的子类，并且父类修改后，所有涉及到子类的功能都有可能会产生BUG。

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