设计模式-里氏替换原则

OO中继承性的思考和说明

1. 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。
2. 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
3. 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

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。
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。

应用举例

public class Liskov1 {

    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();
        // 本意是求出11 - 3的结果
        // 但是由于自己重写了func1()的方法，答案错误
        System.out.println("11 - 3 = " + b.func1(11, 3));
        // 1 - 8
        System.out.println("1 - 8 = " + b.func1(1, 8));
        System.out.println("11 + 3 + 9 = " + b.func2(11, 3));
    }
    
}

// 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，然后对9求和
class B extends A {
    
    // 可能无意识的重写了父类方法
    @Override
    public int func1(int a, int b){
        return a + b;
    }
    public int func2(int a, int b){
        return func1(a, b) + 9;
    }
}

解决方法

1. 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
2. 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。

方法改进

public class Liskov1 {

    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();
        // 以为B类不再继承A类，因此调用者，不会再认为func1是减法
        // 调用完成功能明确
        System.out.println("11 + 3 = " + b.func1(11, 3));
        // 1 - 8
        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到A类相关的方法
        System.out.println("11 - 3 = " + b.func3(11, 3));

    }
    
}

// 创建一个更加基础的类
class Base {
    // 把更加基础的方法和成员写道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，然后对9求和
class B extends Base {
    private A a = new A();
    // 如果B需要使用A类的方法，使用组合关系
    // 可能无意识的重写了父类方法
    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);
    }
}