我听说利斯科夫替换原则(LSP)是面向对象设计的基本原则。它是什么?它的一些使用例子是什么?
当前回答
假设我们在代码中使用了一个矩形
r = new Rectangle();
// ...
r.setDimensions(1,2);
r.fill(colors.red());
canvas.draw(r);
在几何课上,我们学过正方形是一种特殊类型的矩形,因为它的长宽相等。让我们根据下面的信息创建一个Square类:
class Square extends Rectangle {
setDimensions(width, height){
assert(width == height);
super.setDimensions(width, height);
}
}
如果我们在第一个代码中将矩形替换为正方形,那么它将会中断:
r = new Square();
// ...
r.setDimensions(1,2); // assertion width == height failed
r.fill(colors.red());
canvas.draw(r);
这是因为正方形有一个我们在矩形类中没有的新前提条件:width == height。根据LSP,矩形实例应该被矩形子类实例替代。这是因为这些实例通过了矩形实例的类型检查,因此它们将在代码中导致意外错误。
这是wiki文章中“在子类型中不能加强先决条件”部分的一个例子。因此,总而言之,违反LSP可能会在某些时候导致代码错误。
其他回答
关于LSP的一个很好的例子(在我最近听到的播客中,Bob叔叔给出了一个例子)是,有时候在自然语言中听起来正确的东西在代码中却不太适用。
在数学中,正方形是长方形。实际上,它是矩形的专门化。“is a”使您想用继承来建模。然而,如果在代码中你从Rectangle派生出Square,那么Square应该可以在任何你想要Rectangle的地方使用。这就导致了一些奇怪的行为。
假设你在你的Rectangle基类上有SetWidth和SetHeight方法;这似乎完全合乎逻辑。然而,如果你的矩形引用指向一个正方形,那么SetWidth和SetHeight没有意义,因为设置一个会改变另一个来匹配它。在这种情况下,Square未能通过矩形的利斯科夫替换测试,并且让Square继承Rectangle的抽象是一个糟糕的抽象。
你们都应该看看其他用励志海报解释的无价的坚实原则。
到目前为止,我发现LSP最清晰的解释是“利斯科夫替换原则说,派生类的对象应该能够替换基类的对象,而不会给系统带来任何错误,也不会修改基类的行为”。文中给出了违反LSP的代码示例并进行了修复。
设q(x)是关于类型为T的x的对象的可证明属性,那么q(y)对于类型为S的对象y应该是可证明的,其中S是T的子类型。
实际上,公认的答案并不是利斯科夫原理的反例。正方形自然是一个特定的矩形,因此从类矩形继承是完全有意义的。你只需要以这样的方式实现它:
@Override
public void setHeight(double height) {
this.height = height;
this.width = height; // since it's a square
}
@Override
public void setWidth(double width) {
setHeight(width);
}
所以,提供了一个很好的例子,然而,这是一个反例:
class Family:
-- getChildrenCount()
class FamilyWithKids extends Family:
-- getChildrenCount() { return childrenCount; } // always > 0
class DeadFamilyWithKids extends FamilyWithKids:
-- getChildrenCount() { return 0; }
-- getChildrenCountWhenAlive() { return childrenCountWhenAlive; }
在这个实现中,DeadFamilyWithKids不能从FamilyWithKids继承,因为getChildrenCount()返回0,而从FamilyWithKids它应该总是返回大于0的值。
假设我们在代码中使用了一个矩形
r = new Rectangle();
// ...
r.setDimensions(1,2);
r.fill(colors.red());
canvas.draw(r);
在几何课上,我们学过正方形是一种特殊类型的矩形,因为它的长宽相等。让我们根据下面的信息创建一个Square类:
class Square extends Rectangle {
setDimensions(width, height){
assert(width == height);
super.setDimensions(width, height);
}
}
如果我们在第一个代码中将矩形替换为正方形,那么它将会中断:
r = new Square();
// ...
r.setDimensions(1,2); // assertion width == height failed
r.fill(colors.red());
canvas.draw(r);
这是因为正方形有一个我们在矩形类中没有的新前提条件:width == height。根据LSP,矩形实例应该被矩形子类实例替代。这是因为这些实例通过了矩形实例的类型检查,因此它们将在代码中导致意外错误。
这是wiki文章中“在子类型中不能加强先决条件”部分的一个例子。因此,总而言之,违反LSP可能会在某些时候导致代码错误。
LSP说“对象应该被它们的子类型替换”。 另一方面,这一原则指向
子类永远不应该破坏父类的类型定义。
通过以下示例,可以更好地理解LSP。
没有太阳能发电:
public interface CustomerLayout{
public void render();
}
public FreeCustomer implements CustomerLayout {
...
@Override
public void render(){
//code
}
}
public PremiumCustomer implements CustomerLayout{
...
@Override
public void render(){
if(!hasSeenAd)
return; //it isn`t rendered in this case
//code
}
}
public void renderView(CustomerLayout layout){
layout.render();
}
LSP修复:
public interface CustomerLayout{
public void render();
}
public FreeCustomer implements CustomerLayout {
...
@Override
public void render(){
//code
}
}
public PremiumCustomer implements CustomerLayout{
...
@Override
public void render(){
if(!hasSeenAd)
showAd();//it has a specific behavior based on its requirement
//code
}
}
public void renderView(CustomerLayout layout){
layout.render();
}