DesignPattern系列__04里氏替換原則

本墨發表於2019-08-05

1.內容引入——繼承體系的思考

在繼承中，凡是在父類已經實現的方法，其實算是一種契約或者規範，子類不應該在進行更改(重寫)；但是，由於這一點不是強制要求，所以當子類進行重寫的時候，就會對繼承體系產生破壞。
同時，繼承帶來便利的時候，也有弊端：給程式帶來了侵入性，增加了物件之間的耦合性，可移植性低。當你修改基類時，子類都需要進行相應的修改。
那麼，如何能夠保持繼承的優點，同時減少缺點對程式的影響呢？也就是我們要討論的主角——“里氏替換原則”。

2.里氏替換原則的定義

1.第一種定義

如果對每一個型別為S的物件o1, 都用型別為T的物件o2, 使得以T定義的所有程式P在所有的物件o1都替換為o2時，程式P的行為沒有發生變化，那麼型別S是型別T的子型別。

2.第二種定義

所有引用基類的地方都必須能透明地使用其子類進行替換。

第二種型別通俗易懂，就是說，只要父類出現的地方，都應該能用其子類進行替換。 但是反過來卻不一定成立，也就是子類所在的地方替換成父類，是不一定成立的。

根據定義，我們總結出以下幾點：

1.子類必須實現父類定義的抽象方法。對於父類已經實現的非抽象方法，不應該進行重寫。

結合程式碼理解一下：

public abstract class SuperClass {
    public abstract void sayHi();
    public void doSomething() {
        System.out.println("父類被執行...");
    }
    
    //定義一個加法運算函式
    public int add(int i, int j) {
        int result = i + j;
        System.out.println("result = " + result);
        return result;
    }
}

public class SubClass extends SuperClass {
    @Override
    public void sayHi() {
        System.out.println("子類重寫了父類的sayHi方法...");
    }

    //子類特有的方法
    public void selfMethod() {
        System.out.println("子類特有的方法");
    }

    //子類重寫了父類的非抽象加法運算方法
    @Override
    public int add(int i, int j) {
        int result = i - j;
        System.out.println("result = " + result);
        return result;
    }

}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        SuperClass clazz = new SubClass();
        clazz.doSomething();
        SubClass subClass = new SubClass();
        //子類呼叫自己的方法
        subClass.selfMethod();
        SuperClass superClass = (SuperClass) subClass;
        superClass.add(11,22);
    }
}

//執行結果如下：
父類被執行...
子類特有的方法
result = -11

當你繼承一個基類時，編譯器會要求你來實現基類的抽象方法，否則，會報錯。
但是，對於已經實現的方法，編譯器便不會強制讓你去重寫(也不推薦這樣做)：在上面的demo中，子類重寫了父類的add方法，在呼叫時，出現了錯誤(基類定義的加法邏輯，被子類重寫為了一個減法)。這樣子，在父類出現的地方，不能由子類完全替換，違背了“里氏替換原則”。

2.子類可以有自己的方法。

在上面的demo中，子類定義了特有的方法selfMethod()，可以實現其他的業務邏輯。

   //子類特有的方法
    public void selfMethod() {
        System.out.println("子類特有的方法");
    }

3.當子類覆蓋或實現父類的方法時，方法的前置條件（即方法的形參）要比父類方法的輸入引數更寬鬆。

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。

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