面向对象基础设计原则:3.里氏替换原则

发布网友发布时间：2024-10-16 08:27

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热心网友时间：2024-12-05 01:27

在Java编程中，继承是实现抽象和多态的关键机制。通过继承，我们可以创建子类来实现父类中的抽象方法。然而，这种继承的使用并非无规则可循，里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）正是指导这种特殊继承用法的规则之一。

里氏替换原则由Barbara Liskov女士在1988年提出，其核心定义是：“如果类型S的每个对象O1都可以被类型T的对象O2替换，且S是T的子类型，那么在所有定义了T的程序P中，使用O1替换O2不会改变P的行为”。简单来说，子类应能够完全替代任何父类出现的位置，且替换后客户程序的行为不应受到影响。

里氏替换原则是确保代码符合开闭原则的重要保证，它体现了以下两个方面：

Ø 类的继承原则：通过检查两个类是否为继承关系来应用里氏替换原则。在符合该原则的继承关系中，父类代码可用子类代码替换，而不会影响动作的正确性。

Ø 动作正确性保证：对子类的约束确保在扩展现有类以创建新子类时，符合里氏替换原则的扩展不会引入新的错误。

以“正方形不是长方形”为例，尽管正方形在数学上是长方形的一种，但在软件系统中，正方形应继承自一个抽象的“四边形”类或接口，而不是直接继承自长方形，以符合里氏替换原则。

在实际代码中，如果子类替换了父类后不能正确执行动作，则继承关系不正确，需要重新设计。例如，正方形类与长方形类之间的继承关系违反了里氏替换原则，因为正方形不能替换长方形而不影响行为。

面向对象设计关注对象的行为，类的继承关系是一种“is-a”关系，指的是行为上的“is-a”关系。正方形在设置长度和宽度时与长方形的行为不同，因此不能从长方形继承。继承关系要求子类具有基类全部的行为，包括需求范围内的行为。

以“鸵鸟非鸟”为例，尽管鸵鸟在生物学上是鸟类，但根据特定需求（如飞行能力），它可能不满足鸟类的继承条件。因此，子类的行为功能必须与使用者对父类的期望保持一致。

里氏替换原则的目的是确保继承关系的正确性。对于违反该原则的继承关系，需要重新设计关系，如通过引入抽象类或接口来抽象共同行为。

总之，里氏替换原则是实现开闭原则的关键，它确保了代码的扩展性和稳定性，避免了因继承关系错误导致的问题。