第一部分：设计模式六大原则解读——什么是里氏替换

设计模式六大原则解读——什么是里氏替换

author：陈镇坤27

创建日期：2022年1月26日

——————————————————————————————

这本书让我印象糟糕的原因，来自于这一章节——解释内容貌合神离，无关痛痒，没有直击要害，让我费了老大功夫。

一、里氏替换（Liskov Substitution Principle）

1、里氏替换的定义

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

PS:(这句话原文《设计模式之禅》的作者翻译错误了，请读者知悉，如果按照作者的翻译理解，则与作者后面文章的解释自相矛盾)
a be subsituted for b
意思为a代替b，而不是a被b代替
所以正确的翻译应该是：对每个S类型的对象O1而言，都有一个T类型的对象O2，在被T类型界定的P程序中，都可以用O1代替O2，那么说O1的类型是O2的类型的子类。

简单来说，里氏替换要求我们：引用某个父类的地方也能引用该父类的子类。

换言之，就是建议我们在调用某个类时，尽量选择使用其父类作为表面类型。

2、里氏替换的目的

主要为规范继承，减少其不良影响。

并非意味着解决继承问题吧

继承的优点是代码共享——子类都拥有父类的属性和方法。

继承的缺点同样来由于其代码共享特性，表现为代码侵入性——父类有的子类必须有、代码耦合性——父类修改对其继承者子类来说也可能产生连带的修改风险（比如子类调用的是父类的方法，父类的该方法修改后，子类可能编译错误）；

3、里氏替换——四点须知

3.1、子类必须完全实现父类的方法

（前置知识：抽象类可以被继承，子类必须实现抽象类的抽象方法。调用表面父类类型的实例实际上是在执行其子类的覆写方法。）

我们操作鼠标键盘，使用步枪向屏幕对面的敌人开枪。这个过程中发生了以下几个调用；

首先，客户端实例化“步枪”，用“枪”接收

其次，调用士兵的“开枪”方法，将“步枪”传入方法的入参“枪”中；

然后，方法中，“枪”调用自己的shoot方法，实际执行“步枪”的shoot重写方法，开枪成功；

如下图所示：

在上述例子中，为了提高可拓展性，我们拟定了一个“枪”的抽象类来进行开枪射击，然后让各种“能击发伤害性武器”来实例化它，当我们切换武器的时候，只要是开枪，客户端那一头的操作始终是调用开枪方法，唯一的区别只是传入方法的实际对象不同而已。

在这其中，LSP的特性要求调用时父类可以被子类替代，这要求子类必须实现父类的所有方法，而当新增子类，并且在该子类中某些内容发生了畸变时，则最好断开两者的父子类关系（作者的这个例子，实际上最核心的意义就在此），改为其他关系进行处理，否则会造成歧义。

例如玩具枪也可以射击，与枪十分类似，如果继承了上述的“枪”抽象类，在别的地方被引用貌似无伤大雅，但在士兵引用的时候，就会出现歧义。

下面是书中两句原话：

*注意 在类中调用其他类时务必要使用父类或接口，如果不能使用父类或接口，则说明类的设计已经违背了LSP原则*
*注意 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”，则建议断开父子继承关系，采用依赖、聚集、组合等关系代替继承。*

3.2、子类可以有自己的个性，子类被父类替换，有可能不行

在类的关系上，以父类强转子类为例，有可能会出现报错异常。父类的引用可以被子类替换，但子类的引用不一定能被父类替换。

3.3、覆盖或实现父类的方法时输入参数的范围应该等价或放大

里氏替换原则要求父类的引用能被子类替换，并且程序的逻辑行为不发生改变。也就是说，父类调用的方法，被子类替换后，实质上也是在执行父类的方法。如果子类的同名方法的输入参数范围比父类要小，则该方法为独属该子类的 重载方法（继承就是“我”拥有了父类的所有方法），与父类无关，存在违背里氏替换要求的风险。

可能有人说，“那我就是想要换个新逻辑，但不引起旧的程序的报错啊”。如果是这样子，干嘛还要和旧的父类建立父子关系呢。直接在调用端引入就可以了。

3.4、覆写或实现父类的方法时输出结果可以被缩小

这是覆写的要求。

4、建议

子类避免有个性。因为有个性的子类，在替换父类的时候，里氏替换要求程序的行为逻辑不变，则意味着个性用不到。如果把该具有个性的子类脱离父类使用，则缺乏规范的代码约束——类替换标准。

5、总结

建议子类与父类的方法一一对应，尽量减少重载。

逻辑不变，则意味着个性用不到。如果把该具有个性的子类脱离父类使用，则缺乏规范的代码约束——类替换标准。

5、总结

建议子类与父类的方法一一对应，尽量减少重载。

里氏替换的思考，主要出现在abstract的父子类和普通父子类之间。