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?


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以下是这篇文章的摘录,很好地澄清了事情:

(. .为了理解一些原则,重要的是要意识到它什么时候被违反了。这就是我现在要做的。

违反这一原则意味着什么?它意味着对象不履行用接口表示的抽象所施加的契约。换句话说,这意味着您错误地识别了抽象。

考虑下面的例子:

interface Account
{
    /**
     * Withdraw $money amount from this account.
     *
     * @param Money $money
     * @return mixed
     */
    public function withdraw(Money $money);
}
class DefaultAccount implements Account
{
    private $balance;
    public function withdraw(Money $money)
    {
        if (!$this->enoughMoney($money)) {
            return;
        }
        $this->balance->subtract($money);
    }
}

是否违反LSP?是的。这是因为帐户合同告诉我们帐户将被提取,但情况并非总是如此。那么,我该怎么做才能解决这个问题呢?我只是修改了合同:

interface Account
{
    /**
     * Withdraw $money amount from this account if its balance is enough.
     * Otherwise do nothing.
     *
     * @param Money $money
     * @return mixed
     */
    public function withdraw(Money $money);
}

Voilà,现在合同已得到满足。

这种微妙的违反通常会使客户有能力区分所使用的具体对象之间的差异。例如,给定第一个Account的契约,它看起来像下面这样:

class Client
{
    public function go(Account $account, Money $money)
    {
        if ($account instanceof DefaultAccount && !$account->hasEnoughMoney($money)) {
            return;
        }
        $account->withdraw($money);
    }
}

而且,这自动违反了开闭原则(即取款要求)。因为你永远不知道如果违反合同的对象没有足够的钱会发生什么。它可能什么都不返回,可能会抛出异常。所以你必须检查它是否hasEnoughMoney()——这不是接口的一部分。因此这种强制的依赖于具体类的检查违反了OCP。

这一点也解决了我经常遇到的关于LSP违反的误解。它说:“如果父母的行为在孩子身上改变了,那么它就违反了LSP。”然而,事实并非如此——只要孩子不违反父母的契约。

其他回答

LSP是关于类的契约的规则:如果基类满足契约,则LSP派生的类也必须满足该契约。

在Pseudo-python

class Base:
   def Foo(self, arg): 
       # *... do stuff*

class Derived(Base):
   def Foo(self, arg):
       # *... do stuff*

如果每次在派生对象上调用Foo,它给出的结果与在Base对象上调用Foo完全相同,只要arg是相同的。

它指出,如果C是E的子类型,则E可以替换为C类型的对象,而不会改变或破坏程序的行为。简单地说,派生类应该可以替代它们的父类。例如,如果一个农民的儿子是农民,那么他可以代替他的父亲工作,但如果一个农民的儿子是板球运动员,那么他就不能代替他的父亲工作。

违反的例子:

public class Plane{

  public void startEngine(){}      

}        
public class FighterJet extends Plane{}
    
public class PaperPlane extends Plane{}

在给定的例子中,fighter和PaperPlane类都扩展了包含startEngine()方法的Plane类。所以很明显,战斗机可以启动引擎,但纸飞机不能,所以它破坏LSP。

PaperPlane类虽然扩展了Plane类,但应该可以替代Plane类,但它不是Plane实例可以被替换的合格实体,因为纸飞机不能启动引擎,因为它没有引擎。好的例子是,

受人尊敬的例子:

public class Plane{ 
} 
public class RealPlane{

  public void startEngine(){} 

}
public class FighterJet extends RealPlane{} 
public class PaperPlane extends Plane{}

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。

LSP的这种形式太强大了:

如果对于每个类型为S的对象o1,都有一个类型为T的对象o2,使得对于所有用T定义的程序P,当o1取代o2时,P的行为不变,那么S是T的子类型。

这基本上意味着S是t的另一个完全封装的实现,我可以大胆地认为性能是P行为的一部分……

因此,基本上,任何延迟绑定的使用都违反了LSP。当我们用一种类型的对象替换另一种类型的对象时,获得不同的行为是OO的全部意义所在!

维基百科引用的公式更好,因为属性取决于上下文,并不一定包括程序的整个行为。

A square is a rectangle where the width equals the height. If the square sets two different sizes for the width and height it violates the square invariant. This is worked around by introducing side effects. But if the rectangle had a setSize(height, width) with precondition 0 < height and 0 < width. The derived subtype method requires height == width; a stronger precondition (and that violates lsp). This shows that though square is a rectangle it is not a valid subtype because the precondition is strengthened. The work around (in general a bad thing) cause a side effect and this weakens the post condition (which violates lsp). setWidth on the base has post condition 0 < width. The derived weakens it with height == width.

因此,可调整大小的正方形不是可调整大小的矩形。