里氏替换原则

OO
中的继承性的思考和说明

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。
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

基本介绍

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。
如果对每个类型为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。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。
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
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。

例子

B在无意的情况下重写了A类的func1方法，使得调用的时候使用的是自己所写的方法，破坏了原来的功能。

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)); //本意是想调用11-3，即调用父类的方法
        System.out.println("1-8=" + b.func1(1, 8));// 同上，求1-8
        System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3));
    }
}

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

class B extends A {
    //返回两个数的差，无意的重写了父类的方法
    public int func1(int a, int b) {
        return a + b;
    }
    public int func2(int a, int b) {
        return func1(a, b) + 9;
    }
}

运行结果

分析

解决方法

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。

例子改进

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();
        //因此此时B不再继承A类，所以不会再认为func1是求减法的
        //调用完成的功能会很明确
        System.out.println("11+3=" + b.func1(11, 3));
        System.out.println("1+8=" + b.func1(1, 8));
        System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3));
        //使用组合仍然可以使用A类相关方法
        System.out.println("11-3="+b.func3(11,3));
    }
}
//基类
class Base {
    //把更加基础的方法和成员写到Base类
}
class A extends Base{
    //返回两个数的差
    public int func1 (int num1, int num2) {
        return num1 - num2;
    }
}

class B extends Base {
    public A a = new A();
    //返回两个数的差，无意的重写了父类的方法
    public int func1(int a, int b) {
        return a + b;
    }
    public int func2(int a, int b) {
        return func1(a, b) + 9;
    }
    public int func3(int a, int b) { return this.a.func1(a, b);}
}

运行结果