里氏替换原则

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景

设计模式六大原则之二:里氏替换原则。

简介

姓名 :里氏替换原则

英文名 :Liskov Substitution Principle

座右铭

  1. If for each object o1 of type S there is an object o2 of type T such that for all programs P defined in terms of T,the behavior of P is unchanged when o1 is substituted for o2 then S is a subtype of T.
    如果对每一个类型为S的对象o1,都有类型为T的对象o2,使得以T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S是类型T的子类型。

  2. Functions that use pointers or references to base classes must be able to use objects of derived classes without knowing it.
    所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。

这 2 个定义来自《设计模式之禅》,比较干巴巴,不认真思考起来可能不太容易懂。简单来说就是定义了什么是父子。在现实生活中,什么是父子?就是生你的那个男人和你的关系就是父子(父女)。而这里定义的就是假如 A 能胜任 B 干的所有事情,那 B 就是 A 的父亲,也就是儿子要会父亲的所有能活,儿子活得再烂也要有父亲的水平。

价值观 :很显然,比较传统,严父出孝子。儿子必须要有父亲的能耐,最好青出于蓝胜于蓝。

伴侣 :估计有个贤惠的老婆,才能有这么优秀的儿子。

个人介绍 :我比较严厉,也是为了生存没办法,只有一辈一辈地变优秀,一直坚持下去,家族就会越来越好。这样就可以富过三代,你看你们人类不是经常说富不过三代。。。扎心了老铁,老子还是富零代。

老爹开车,前方注意

里氏替换原则定义了什么是父子,还有一点要注意的,就是儿子不能在父亲会的技能上搞“创新”。
比如父亲会做红烧排骨,儿子在新东方烹饪学校中学到了一招,在红烧排骨里面加糖和醋,变成红烧糖醋排骨,更加美味,看代码,儿子在父亲的基础红烧排骨上加了糖醋,好像没啥问题。

class Father1 {

    public void braisedRibs(){
        System.out.println("红烧排骨");
    }

}


class Son1 extends Father1 {

    public void braisedRibs(){
        System.out.println("红烧糖醋排骨");
    }

}

运行下面代码,会打印:红烧排骨

Father1 father1 = new Father1();
father1.braisedRibs();

我们上面说过,所有在使用父亲的地方,都能够替换成儿子,并且效果是一样的,那接下来我们改一下代码。

Son1 son1 = new Son1();
son1.braisedRibs();

结果是啥?打印出:红烧糖醋排骨,出乎意料吧。。。这结果完全不一样。想一下上面说的:老爸会的老子也要会,很明显,上面的例子老子不会红烧排骨,只会红烧糖醋排骨,所以这根本不是父子关系。

那应该怎么实现呢?其实红烧排骨和红烧糖醋排骨这压根就是 2 道菜,你去餐馆吃饭的时候,你点红烧排骨服务员给你送来红烧糖醋排骨,或者你点红烧糖醋排骨服务员给你送来红烧排骨,你这时候不生气,算我输。

来看看 Son2,Son2 将红烧糖醋改为 braisedSweetAndSourPorkRibs (翻译不好找 Google 算账去哈,反正不是我翻译的)。

class Son2 extends Father1 {
    
    public void braisedSweetAndSourPorkRibs(){
        System.out.println("红烧糖醋排骨");
    }
    
}

测试一下是不是好儿子

Son2 son2 = new Son2();
son2.braisedRibs();
son2.braisedSweetAndSourPorkRibs();

打印出:
红烧排骨
红烧糖醋排骨

这才是 Father1 的好儿子嘛,不仅会红烧排骨,还会红烧糖醋排骨。所以说里氏替换原则就是在定义父子关系,大家都遵守这个定义,就会一代比一代好,不遵守大家也看到了,把前辈传下来的都毁于一旦了。

代码见:LSPTest.java

优缺点

下面再贴一下书本上的一些优缺点

优点

  1. 代码共享,减少创建类的工作量,每个子类都拥有父类的方法和属性;
  2. 提高代码的重用性;
  3. 子类可以形似父类,但又异于父类,“龙生龙,凤生凤,老鼠生来会打洞”是说子拥有父的“种”,“世界上没有两片完全相同的叶子”是指明子与父的不同;
  4. 提高代码的可扩展性,实现父类的方法就可以“为所欲为”了,君不见很多开源框架的扩展接口都是通过继承父类来完成的;
  5. 提高产品或项目的开放性。

缺点

  1. 继承是侵入性的。只要继承,就必须拥有父类的所有属性和方法;
  2. 降低代码的灵活性。子类必须拥有父类的属性和方法,让子类自由的世界中多了些约束;
  3. 增强了耦合性。当父类的常量、变量和方法被修改时,需要考虑子类的修改,而且在缺乏规范的环境下,这种修改可能带来非常糟糕的结果————大段的代码需要重构。
    (来自《设计模式之禅》)

总结

好了,里氏替换原则的大概原理讲得差不多,大家只要记住是在定义“父子关系”,就像游戏规则一样,定义后让大家遵守,会让大家的程序在后面越来越复杂的时候也能清晰,而不会越来越乱。

参考资料:《大话设计模式》、《Java设计模式》、《设计模式之禅》、《研磨设计模式》、《Head First 设计模式》

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