软件设计七大原则：（六）里氏替换原则

一、里式替换原则简介

• 定义：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。
  t:类型（type）
  o:对象（object）
  p:程序（program）

• 定义扩展：
  一个软件实体如果适用一个父类的话，那一定适用于其子类，所有引用父类的地方必须能透明地使用其子类的对象，子类对象能够替换父类对象，而程序逻辑不能变。

• 引申意义：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。
  含义1：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。
  含义2：子类中可以增加自己特有的方法。
  含义3：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）要比父类方法的入参数更宽松。
  含义4：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）要比父类的刚严格或相等。

• 优点1：约束继承泛滥，开闭原则的一种体现。

• 优点2：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，提高程序的可维护性、可扩展性。降低需求变更时引入的风险。

二、代码实现

1.违背里式替换原则的反例

public class Rectangle {
    private long length;
    private long width;

    public long getLength() {
        return length;
    }

    public void setLength(long length) {
        this.length = length;
    }

    public long getWidth() {
        return width;
    }

    public void setWidth(long width) {
        this.width = width;
    }
}

public class Square extends Rectangle {
    private long sideLength;

    public long getSideLength() {
        return sideLength;
    }

    public void setSideLength(long sideLength) {
        this.sideLength = sideLength;
    }

    @Override
    public long getLength() {
        return getSideLength();
    }

    @Override
    public void setLength(long length) {
        setSideLength(length);
    }

    @Override
    public long getWidth() {
        return getSideLength();
    }

    @Override
    public void setWidth(long width) {
        setSideLength(width);
    }
}

public class LiskovSubstitutionTest {

    public static void resize(Rectangle rectangle) {
        while (rectangle.getWidth()<= rectangle.getLength()) {
            rectangle.setWidth(rectangle.getWidth() +1);
            System.out.println("width:" + rectangle.getWidth() + " length:" + rectangle.getLength());
        }
        System.out.println("resize 方法结束 width:"+rectangle.getWidth());
    }
    public static void main(String[] args) {
        Square square = new Square();
        square.setLength(10);
        resize(square);
    }
}

/*
 * 此时代码违背里式替换原则，会导致代码无限执行，直到OOM。
 */

2.遵守里式替换原则的正确示例

package com.evan.design.liskovSubstitution;

/**
 * @author Evan Wang
 * @date 2020/6/8 19:43
 */
public interface Quadrangle {

    long getWidth();

    long getLength();
}

public class Rectangle implements Quadrangle {
    private long length;
    private long width;

    @Override
    public long getWidth() {
        return width;
    }

    @Override
    public long getLength() {
        return length;
    }

    public void setLength(long length) {
        this.length = length;
    }

public class Square implements Quadrangle {
    private long sideLength;

    @Override
    public long getWidth() {
        return sideLength;
    }

    @Override
    public long getLength() {
        return sideLength;
    }

    public void setSideLength(long sideLength) {
        this.sideLength = sideLength;
    }
}

public class LiskovSubstitutionTest {

    public static void resize(Rectangle rectangle) {
        while (rectangle.getWidth()<= rectangle.getLength()) {
            rectangle.setWidth(rectangle.getWidth() +1);
            System.out.println("width:" + rectangle.getWidth() + " length:" + rectangle.getLength());
        }
        System.out.println("resize 方法结束 width:"+rectangle.getWidth());
    }
    public static void main(String[] args) {
        Square square = new Square();
          //因为resize需要rectangle作为入参，所以此时square并不适用resize方法
//        square.setLength(10);
//        resize(square);
    }
}

三、关于对里式替换原则的理解

/**
 * 当子类重载父类方法时，子类的入参范围要大于等于父类(子类：Map，父类:HashMap)，
 *
 * 当子类实现父类方法时，子类的返回值范围要小于等于父类(子类：HashMap，父类:Map)，
 */