java设计模式—里氏置换原则（LSP）

一、定义

里氏置换原则（Liskov Substitution Principle），简称LSP

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够透明的使用其子类对象。

所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象，通俗的来讲就是父类能出现的地方子类就可以出现，但是反过来就不行了。子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。只有当衍生类可以替换掉基类，软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。

里氏替换原则为良好的继承定义了一个规范；

在类中调用其他类时务必要使用父类或者接口，如果不能使用父类或者接口，则说明类的设计已经违背了LSP原则；

我们在做系统设计时，经常会定义一个接口或者抽象类，然后编码实现，调用类则直接传入接口或者抽象类，不关心具体实现；

如果子类不能完整地实现父类的方法，或者父类的某些方法在子类中已经发生“畸变”，则建议断开父子继承关系，采用依赖、聚集、组合等关系代替继承；

在项目中采用里氏替换原则时，尽量避免子类的个性，一旦子类有个性这个子类和父类的关系就很难调和了。

定义包含四层意思：

1、子类可以实现父的抽象方法，但不能覆写父类的非抽象方法。 父类中凡是已经实现好的方法（相对于抽象方法而言），实际上是在设定一系列的规范和契约，虽然它不强制要求所有的子类必须遵从这些契约，但是如果子类对这些非抽象方法任意修改，就会对整个继承体系造成破坏。

如下示例：

定义一个抽象类：

package com.dp.lsp;

/**
 * 定义一个图形抽象类
 * @author lijbe
 *
 */
public abstract class Figure {

	private String figureName;
	

	
	public void setFigureName(String figureName){
		this.figureName = figureName;
	}

	public String getFigureName() {
		return figureName;
	}

	/**
	 * 打印图形名称
	 */
	public abstract void printFigureName();
}

定义两个实现类：

package com.dp.lsp;

public class Rectangle extends Figure{

	@Override
	public void printFigureName() {
		this.setFigureName("我是长方形");
		System.out.println(this.getFigureName());
	}

	
	
}

圆形：

package com.dp.lsp;

public class Roundness extends Figure {

	@Override
	public void printFigureName() {
		this.setFigureName("我是圆形");
		
		System.out.println(this.getFigureName());

	}

}

定义一个调用类：

package com.dp.lsp;

public class ClientLsp {

	
	public static void printFigureName(Figure figure){
		
		figure.printFigureName();
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		Figure rectangle = new Rectangle();
		ClientLsp.printFigureName(rectangle);
		
		
		Figure roundness = new Roundness();
		ClientLsp.printFigureName(roundness);
	}
}

输出结果：

我是长方形
我是圆形

如果我们把父类的setFigureName方法在Roundness类中重写了，再试一下。

package com.dp.lsp;

public class Roundness extends Figure {

	
	@Override
	public void printFigureName() {
		this.setFigureName("我是圆形");
		
		System.out.println(this.getFigureName());

	}

	@Override
	public void setFigureName(String figureName){
		// do nothing
	}
}

输出结果：

我是长方形
null

这就破坏了原有的继承规则，不符合LSP原则。

2、 子类中可以增加自己特有的方法。

package com.dp.lsp;

public class Roundness extends Figure {

	
	
	@Override
	public void printFigureName() {
		this.setFigureName("我是圆形");
		
		System.out.println(this.getFigureName());

	}

	@Override
	public void setFigureName(String figureName){
		// do nothing
	}
	
	public double calculateArea(double radius){
		double pi = 3.14;
		
		return pi*radius*radius;
	}
}

3） 覆写或实现父类的方法时，输入参数可以被放大。（覆写指的覆写一个正常方法并重写，实现指的是实现接口或者抽象方法）

4） 覆写或实现父类的方法时输出结果可以被缩小（若放大，还能用子类替换父类吗？）

总之，LSP原则核心就是子类可以替换父类，而父类不可以替换子类。因为子类包含了父类的所有特性，而父类则不会包含子类的所有特性，因为子类有自己扩展的特性。另外一层原则是：子类不要轻易的改变（覆写）父类实现的方法，因为这也会破坏继承规则。