設計模式之里氏替換原則

里氏替換原則

在1988年,麻省理工學院的一位姓裡的女士提出來的原則,所以叫里氏替換原則。

定義:所有引用基類(父類)的地方必須能透明地使用其子類的對象。

在使用基類的的地方可以任意使用其子類,能保證子類完美替換基類。

只要父類能出現的地方子類就能出現。反之,子類出現的地方,父類未必能勝任。

好處:增強程序的健壯性,即使增加了子類,原有的子類還可以繼續運行。

如果子類不能完整地實現父類的方法,或者父類的某些方法在子類中已經發生“畸變”,則建議斷開父子繼承關係 採用依賴、聚合、組合等關係代替繼承。

繼承包含這樣一層含義:父類中凡是已經實現好的方法(相對於抽象方法而言),實際上是在設定一系列的規範和契約,雖然它不強制要求所有的子類必須遵從這些契約,但是如果子類對這些非抽象方法任意修改,就會對整個繼承體系造成破壞。而里氏替換原則就是表達了這一層含義。

繼承作為面向對象三大特性之一,在給程序設計帶來巨大便利的同時,也帶來了弊端。比如使用繼承會給程序帶來侵入性,程序的可移植性降低,增加了對象間的耦合性,如果一個類被其他的類所繼承,則當這個類需要修改時,必須考慮到所有的子類,並且父類修改後,所有涉及到子類的功能都有可能會產生故障。

舉例

為了說明繼承的風險,下面是兩數相減的功能,由類A來負責。

 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));
}
}

打印結果:
100-50=50
100-80=20

後來,我們需要增加一個新的功能:完成兩數相加,然後再與100求和,由類B來負責。即類B需要完成兩個功能:

  • 兩數相減。
  • 兩數相加,然後再加100。
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));
}
}

結果:
100-50=150
100-80=180
100+20+100=220


在實際編程中,我們常常會通過重寫父類的方法來完成新的功能,這樣寫起來雖然簡單,但是整個繼承體系的可複用性會比較差,特別是運用多態比較頻繁時,程序運行出錯的幾率非常大。如果非要重寫父類的方法,比較通用的做法是:原來的父類和子類都繼承一個更通俗的基類,原有的繼承關係去掉,採用依賴、聚合,組合等關係代替。

總結

子類可以擴展父類的功能,但不能改變父類原有的功能。它包含以下4層含義:

1、子類可以實現父類的抽象方法,但不能覆蓋父類的非抽象方法。

2、子類中可以增加自己特有的方法。

3、當子類的方法重載父類的方法時,方法的前置條件(即方法的形參)要比父類方法的輸入參數更寬鬆。

4、當子類的方法實現父類的抽象方法時,方法的後置條件(即方法的返回值)要比父類更嚴格。

在自己編程中常常會違反里氏替換原則,程序照樣跑的好好的。所以大家都會產生這樣的疑問,假如我非要不遵循里氏替換原則會有什麼後果?

後果就是:你寫的代碼出問題的幾率將會大大增加。


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