设计模式 ☞ 七大设计原则之里氏替换原则

1.1 概述

  里氏替换原则(Liskov Substitution Principle，LSP)由麻省理工学院计算机科学实验室的里斯科夫(Liskov)女士在 1987 年的 "面向对象技术的高峰会议(OOPSLA)"上发表的一篇文章《数据抽象和层次》里提出来的，她提出：继承必须确保超类所拥有的性质在子类中仍然成立(Inheritance should ensure that any property proved about supertype objects also holds for subtype objects)。里氏替换原则主要阐述了有关继承的一些原则，也就是什么时候应该使用继承，什么时候不应该使用继承，以及其中蕴含的原理。里氏替换原是继承复用的基础，它反映了基类与子类之间的关系，是对实现抽象化的具体步骤的规范。
根据上述理解，对里氏替换原则的定义可以总结如下：
 ♞ 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
 ♞ 子类中可以增加自己特有的方法
 ♞ 子类的方法重载父类的方法时，方法的前置条件(即方法的输入参数)要比父类的方法更宽松
 ♞ 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(即方法的的输出/返回值)要比父类的方法更严格或相等

1.2 优点

 ① 里氏替换原则是实现开闭原则的重要方式之一。
 ② 它克服了继承中重写父类造成的可复用性变差的缺点。
 ③ 它是动作正确性的保证。即类的扩展不会给已有的系统引入新的错误，降低了代码出错的可能性。
 ④ 加强程序的健壮性，同时变更时可以做到非常好的兼容性，提高程序的维护性、可扩展性，降低需求变更时引入的风险。

1.3 案例

  如下图所示，AK47 与 98K 继承了枪械这个类，继承了其开火攻击的方法，但是玩具枪继承枪械类的时候重写开火方法，将攻击改为了发光。士兵在拿武器的时候开到玩具枪确实是继承了 Firearms 类，也有 fire 方法，就直接拿了玩具枪，结果在交战时它发光了！！这不是坑吗，有可能会造成全线崩溃。

  在开发中，此时已经发现了业务调用出现了问题，我们尝试用 instanceof 判断是否是玩具枪来解决，可以发现虽然可以解决但是不划算，万一又来一个玩具枪二号又要重新解决，这种方案直接 pass；二号方案就是直接将玩具枪从 Firearms 剥离出来，新建一个父类 ToyGun，建立委托关系，外形等交给 Firearms 负责，发光交给新类 ToyGun。

  只有当子类可以替换掉父类，软件单位的功能不受到影响时，父类才能真正被复用，而子类也能够在父类的基础上增加新的行为。比方说，猫是继承动物类的，以动物的身份拥有吃、喝、跑、叫等行为，可当某一天，我们需要狗、牛、羊也拥有类似的行为，由于它们都是继承于动物，所以只需要更改实例化的地方，程序其他处不需要改变。满足里氏替换原则的子类可以替换父类，但是不能反过来使用父类代替子类。
  里氏替换原则诞生的目的就是加强程序的健壮性，同时版本升级也可以做到非常好的兼容性，增加子类，原有的子类还可以继续运行。在我们项目实施中就是每个子类对应了不同的业务含义，使用父类作为参数，传递不同的子类完成不同的业务逻辑，非常完美！