【设计模式】设计原则：LSP 里氏替换原则

悠悠 2023-01-14 06:55 137阅读 0赞

里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）是指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 都替换成 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。

定义看上去还是比较抽象，我们重新理解一下，可以理解为子类对象能够替换程序中父类对象出现的任何地方，并且保证原来程序的逻辑行为不变及正确性不被破坏。

=> 引申含义：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能

*  子类可以实现父类的抽象方法，但不能覆盖父类的非抽象方法。
 *  子类中可以增加自己特有的方法。
 *  当子类的方法重载父类的方法时，方法的前置条件（即方法的输入/入参）要比父类方法的输入参数更宽松。
 *  当子类的方法实现父类的方法时（重写/重载或实现抽象方法），方法的后置条件（即方法的输出/返回值）要比父类更严格或相等。

> 注：LSP 与 多态。虽然从定义描述和代码实现上来看，多态和里式替换有点类似，但它们关注的角度是不一样的
> 
>  *  多态是面向对象编程的一大特性，也是面向对象编程语言的一种语法。它是一种代码实现的思路。
>  *  里式替换是一种设计原则，用来指导继承关系中子类该如何设计，子类的设计要保证在替换父类的时候，不改变原有程序的逻辑及不破坏原有程序的正确性。

在前面的文章讲[开闭原则][Link 1]的时候埋下了一个伏笔，我们记得在获取折后时重写覆盖了父类的 getPrice()方法，增加了一个获取源码的方法 getOriginPrice()，显然就违背了里氏替换原则。

我们修改一下代码，不应该覆盖 getPrice()方法，增加 getDiscountPrice ()方法：

public class JavaDiscountCourse extends JavaCourse {
        
        public JavaDiscountCourse(Integer id, String name, Double price) {
        
        	super(id, name, price);
        }
        public Double getDiscountPrice(){
        
        	return super.getPrice() * 0.61;
        }
    }

使用里氏替换原则有以下优点：

*  约束继承泛滥，开闭原则的一种体现。
 *  加强程序的健壮性，同时变更时也可以做到非常好的兼容性，提高程序的维护性、扩展性。降低需求变更时引入的风险。

### 哪些代码明显违背了 LSP？ ###

> PS：以下内容出自专栏 <设计模式之美>

实际上，里式替换原则还有另外一个更加能落地、更有指导意义的描述，那就是“Design By Contract”，中文翻译就是“按照协议来设计”。

看起来比较抽象，我来进一步解读一下。子类在设计的时候，要遵守父类的行为约定（或者叫协议）。父类定义了函数的行为约定，那子类可以改变函数的内部实现逻辑，但不能改变函数原有的行为约定。

这里的行为约定包括：函数声明要实现的功能；对输入、输出、异常的约定；甚至包括注释中所罗列的任何特殊说明。实际上，定义中父类和子类之间的关系，也可以替换成接口和实现类之间的关系。

为了更好地理解这句话，我举几个违反里式替换原则的例子来解释一下。

1）子类违背父类声明要实现的功能

父类中提供的 sortOrdersByAmount() 订单排序函数，是按照金额从小到大来给订单排序的，而子类重写这个 sortOrdersByAmount() 订单排序函数之后，是按照创建日期来给订单排序的。那子类的设计就违背里式替换原则。

2）子类违背父类对输入、输出、异常的约定

在父类中，某个函数约定：运行出错的时候返回 null；获取数据为空的时候返回空集合（empty collection）。