里氏替换原则

原文链接：https://www.zybuluo.com/Tyhj/note/1198744
里氏替换原则（Liskov Substitutiion Principle，LSP）被称作继承复用的基石，它的提出甚至要早于OCP。不过遗憾的是，由于对这一原则的理解各不相同，经过多次的翻译、转述，LSP成了OOD设计原则中争议最多的话题之一。

提出者的原话

A type hierarchy is composed of subtypes and supertypes. The intuitive idea of a subtype is one whose objects provide all the behavior of objects of another type (the supertype) plus something extra.What is wanted here is something like the following substitution property: 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.

翻译

“类型层次由子类型和超类型（也就是父类）组成，直觉告诉我们，子类型的含义就是该类型的对象提供了另外一个类型（超类型）的对象的所有行为功能，并有所扩充。这里需要如下的替换性质：若对于每一个类型S的对象o1，都存在一个类型T的对象o2，使得在所有针对T编写的程序P中，用o1替换o2后，程序P的行为功能不变，则S是T的子类型。”这就是LSP的最初含义。

简而言之

子类必须能够替换成它们的基类，在一个软件系统中，子类应该可以替换任何基类能够出现的地方，并且经过替换以后，代码还能正常工作。

举个栗子

“正方形不是长方形”是一个理解里氏代换原则的最经典的例子。在数学领域里，正方形毫无疑问是长方形，它是一个长宽相等的长方形。我们开发的一个与几何图形相关的软件系统中，让正方形继承自长方形是顺利成章的事情。

定义一个长方形类：

public class Rectangle {
    private int width;
    private int height;

    public int getWidth() {
        return width;
    }

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

    public int getHeight() {
        return height;
    }

    public void setHeight(int height) {
        this.height = height;
    }
}

定义一个正方形类，继承长方形：

public class Square extends Rectangle {
    @Override
    public void setWidth(int width) {
        super.setWidth(width);
        super.setHeight(width);
    }

    @Override
    public void setHeight(int height) {
        super.setHeight(height);
        super.setWidth(height);
    }
}

类LSPTest是我们的软件系统中的一个组件，它有一个resize方法要用到基类Rectangle，resize方法的功能是模拟长方形宽度逐步增长的效果:

public class LSPTest {

    /**
     * 让长方形的宽增加到比长大
     *
     * @param objRect
     */
    public void resize(Rectangle objRect) {
        while (objRect.getWidth() <= objRect.getHeight()) {
            objRect.setWidth(objRect.getWidth() + 1);
        }
    }
}

我们运行一下这段代码就会发现，假如我们把一个普通长方形作为参数传入resize方法，就会看到长方形宽度逐渐增长的效果，当宽度大于长度,代码就会停止，这种行为的结果符合我们的预期；假如我们再把一个正方形作为参数传入resize方法后，就会看到正方形的宽度和长度都在不断增长，代码会一直运行下去，直至系统产生溢出错误。所以，普通的长方形是适合这段代码的，正方形不适合。
我们得出结论：在resize方法中，Rectangle类型的参数是不能被Square类型的参数所代替，如果进行了替换就得不到预期结果。因此，Square类和Rectangle类之间的继承关系违反了里氏代换原则，它们之间的继承关系不成立，正方形不是长方形。

简单的解决办法

 public void resize(Rectangle objRect) {

        if(objRect instanceof Square){
            return;
        }

        if(objRect instanceof Rectangle){
            while (objRect.getWidth() <= objRect.getHeight()) {
                objRect.setWidth(objRect.getWidth() + 1);
            }
        }

    }

效果好像不错，干嘛讲究那么多呢，实现需求是第一位的，这种写法看起来很很直观的，有利于维护。其实这是违背里氏代换原则的，结果就是可维护性和可扩展性会变差。

作为一个设计原则，是人们经过很多的项目实践，最终提炼出来的指导性的内容。如果对于你的项目来讲，显著增加了工作量和复杂度，那我觉得适度的违反并不为过。在大中型的项目中，是一定要讲究软件工程的思想，讲究规范和流程的，否则人员协作和后期维护将会是非常困难的。对于小型的项目可能相应的要简化很多，可能取决于时间、资源、商业等各种因素，但是多从软件工程的角度去思考问题，对于系统的健壮性、可维护性等性能指标的提高是非常有益的。

建议的解决办法

可以增加一个抽象类Quadrangle，定义四边形的公共方法，Square和Rectangle都从Quadrangle继承这些方法，同时可以添加自己特有的方法（对于resize方法，正方形不继承长方形，就不存在问题了）。