设计模式七大原则——里氏替换原则

2022-10-02 14:36:12

1.什么是里氏替换原则?

我们都知道,在面向对象编程中有三大特性(封装、继承、多态),在这里我们来说 继承 这个东西。

继承包含这样一层含义:父类中凡是已经实现好的方法,实际上是在设定规范和契约,虽然它不强制要求所有的子类必须遵循这些契约,但是如果子类对这些已经实现的方法任意修改,就会对整个继承体系造成破坏。

也就是说:继承在给程序设计带来便利的同时,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产生故障。

问题提出:在编程中,如何正确的使用继承? => 里氏替换原则 👇👇👇

  1. 里氏替换原则(Liskov Substitution Principle)在1988年,由麻省理工学院的以为姓里的女士提出的。
  2. 如果对每个类型为Tl的对象o1,都有类型为T2的对象o2,使得以Tl定义的所有程序Р在所有的对象o1都代换成o2时,程序Р的行为没有发生变化,那么类型T2是类型TI的子类型。换句话说,所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。
  3. 在使用继承时,遵循里氏替换原则,在子类中尽量不要重写父类的方法。
  4. 里氏替换原则告诉我们,继承实际上让两个类耦合性增强了,在适当的情况下,可以通过聚合,组合,依赖来解决问题。

2.代码案例

package com.szh.principle.liskov;

/**
 *
 */
// A类
class A {
    // 返回两个数的差
    public int func1(int num1, int num2) {
        return num1 - num2;
    }
}

// B类继承了A
// 增加了一个新功能:完成两个数相加,然后和9求和
class B extends A {
    //这里,重写了A类的方法, 可能是无意识
    public int func1(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    public int func2(int a, int b) {
        return func1(a, b) + 9;
    }
}

public class Liskov {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println("11-3=" + a.func1(11, 3));
        System.out.println("1-8=" + a.func1(1, 8));
        System.out.println("-----------------------");

        B b = new B();
        System.out.println("11-3=" + b.func1(11, 3));  //这里本意是求出11-3
        System.out.println("1-8=" + b.func1(1, 8));    //这里本意是求出1-8
        System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3));
    }
}

从代码运行结果中看到,有两行出了问题,这是因为B继承A之后,并且重写了func1方法,那么此时就不会再去执行A类的func1方法了,而是执行B自己的func1方法,而B中func1方法的逻辑是对两个数求和,所以这里你以为的就不再是你以为的了。


3.改进代码

我们发现原来运行正常的相减功能发生了错误。原因就是类B无意中重写了父类的方法,造成原有功能出现错误。在实际编程中,我们常常会通过重写父类的方法完成新的功能,这样写起来虽然简单,但整个继承体系的复用性会比较差。特别是运行多态比较频繁的时候。

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,采用依赖,聚合,组合等关系代替。

package com.szh.principle.liskov.improve;

/**
 *
 */
//创建一个更加基础的基类
class Base {
    //把更加基础的方法和成员写到Base类
}

// A类
class A extends Base {
    // 返回两个数的差
    public int func1(int num1, int num2) {
        return num1 - num2;
    }
}

// B类继承了A
// 增加了一个新功能:完成两个数相加,然后和9求和
class B extends Base {
    //如果B需要使用A类的方法,使用组合关系
    private A a = new A();

    //这里,重写了A类的方法, 可能是无意识
    public int func1(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    public int func2(int a, int b) {
        return func1(a, b) + 9;
    }

    //我们仍然想使用A的方法
    public int func3(int a, int b) {
        return this.a.func1(a, b);
    }
}

public class Liskov {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        System.out.println("11-3=" + a.func1(11, 3));
        System.out.println("1-8=" + a.func1(1, 8));
        System.out.println("-----------------------");

        B b = new B();
        //因为B类不再继承A类,因此调用者不会再认为func1方法是求减法
        //调用完成的功能就会很明确
        System.out.println("11+3=" + b.func1(11, 3));//这里本意是求出11+3
        System.out.println("1+8=" + b.func1(1, 8));//这里本意是求出1+8
        System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3));
        //使用组合仍然可以使用到A类相关方法
        System.out.println("11-3=" + b.func3(11, 3));// 这里本意是求出11-3
    }

}

此时我们创建一个更基础的Base类,让A和B都继承这个类,如果还想像之前那样在B中使用A,那么就采用 组合 来解决,即在B类中声明一个 私有的A类成员变量就可以了。

  • 作者:宋宋_浩浩_Java工程师
  • 原文链接:https://szh-forever-young.blog.csdn.net/article/details/122796094
    更新时间:2022-10-02 14:36:12