【六大设计原则】2. 里氏替换原则 -Liskov Substitution Principle

LSP，Liskov Substitution Principle：

1） If for each object s of type S, there is an objectt of type T such that for all programs P defined in terms of T, the behavior of P is unchanged when s is substituted fort when S is a subtype of T.

2) Functions that use pointers or references to base classes must be able to user objects of derived classes without knowing it.

所有引用基类的地方，都能透明地替换成其子类对象。只要父类能出现的地方，子类就可以出现。

引入里氏替换原则能充分发挥继承的优点、减少继承的弊端。

继承的优点：

• 代码共享，减少创建类的工作量；每个子类都有父类的方法和属性；
• 提高代码重用性；
• 子类可以形似父类，但又异于父类；
• 提高代码可扩展性；
• 提高产品开放性。

继承的缺点：

• 继承是侵入性的——只要继承，就必须拥有父类的属性和方法；
• 降低代码的灵活性——子类必须拥有父类的属性和方法，让子类自由的世界多了些约束；
• 增强了耦合性——当父类的属性和方法被修改时，必须要考虑子类的修改。
  

示例（继承的缺点）：

        原有类A，实现减法功能：

    class A{  
        public int func1(int a, int b){  
            return a-b;  
        }  
    }  
      
    public class Client{  
        public static void main(String[] args){  
            A a = new A();  
            System.out.println("100-50="+a.func1(100, 50));  
            System.out.println("100-80="+a.func1(100, 80));  
        }  
    }  

        新增需求：新增两数相加、然后再与100求和的功能，由类B来负责

    class B extends A{  
        public int func1(int a, int b){  
            return a+b;  
        }  
          
        public int func2(int a, int b){  
            return func1(a,b)+100;  
        }  
    }  
      
    public class Client{  
        public static void main(String[] args){  
            B b = new B();  
            System.out.println("100-50="+b.func1(100, 50));  
            System.out.println("100-80="+b.func1(100, 80));  
            System.out.println("100+20+100="+b.func2(100, 20));  
        }  
    }  

OOPS! 原本运行正常的相减功能发生了错误。原因就是类B在给方法起名时无意中重写了父类的方法！

问题由来：

        有一功能P1，由类A完成。现需要将功能P1进行扩展，扩展后的功能为P，其中P由原有功能P1与新功能P2组成。新功能P由类A的子类B来完成，则子类B在完成新功能P2的同时，有可能会导致原有功能P1发生故障。

解决方案：

        LSP为继承定义了一个规范，包括四层含义：

        1）子类必须完全实现父类的方法

        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；则建议不要用继承，而采用依赖、聚集、组合等关系代替继承。

        例如：父类AbstractGun有shoot()方法，其子类ToyGun不能完整实现父类的方法（玩具枪不能射击，ToyGun.shoot()中没有任何处理逻辑），则应该断开继承关系，另外建一个AbstractToy父类。

        2）子类可以有自己得个性

        即，在子类出现的地方，父类未必就能替代。

        3）重载或实现父类方法时，输入参数可以被放大（入参可以更宽松）

        否则，用子类替换父类后，会变成执行子类重载后的方法，而该方法可能“歪曲”父类的意图，可能引起业务逻辑混乱。

        4）重写或实现父类方法时，返回类型可以被缩小（返回类型更严格）

建议：

        在实际编程中，我们常常会通过重写父类的方法来完成新的功能，这样写起来虽然简单，但是整个继承体系的可复用性会比较差，特别是运用多态比较频繁时，程序运行出错的几率非常大。

        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。而里氏替换原则就是表达了这一层含义。

        里氏替换原则通俗的来讲就是：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。

Q：

        LSP如何减少继承的弊端？