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

Liskov替换原理(LSP, LSP)是面向对象编程中的一个概念,它指出:

函数使用指针或 基类的引用必须是 能够使用派生类的对象 在不知不觉中。

LSP的核心是关于接口和契约,以及如何决定何时扩展一个类,还是使用另一种策略(如组合)来实现您的目标。

我所见过的说明这一点的最有效的方法是《Head First OOA&D》。它们呈现的场景是,你是一名致力于为策略游戏构建框架的项目开发者。

他们展示了一个类,它代表一个板子,看起来像这样:

所有的方法都以X和Y坐标作为参数来定位tile在二维tile数组中的位置。这将允许游戏开发者在游戏过程中管理棋盘上的单位。

这本书继续改变了要求,说游戏框架工作也必须支持3D游戏板,以适应有飞行的游戏。因此引入了一个ThreeDBoard类,它扩展了Board。

乍一看,这似乎是个不错的决定。Board提供了高度和宽度属性,ThreeDBoard提供了Z轴。

当你看到从董事会继承的所有其他成员时,它就失效了。AddUnit, GetTile, GetUnits等方法在Board类中都采用X和Y参数,但ThreeDBoard也需要Z参数。

因此,您必须使用Z参数再次实现这些方法。Z参数没有Board类的上下文,从Board类继承的方法失去了意义。试图使用ThreeDBoard类作为其基类Board的代码单元将非常不走运。

也许我们应该另想办法。ThreeDBoard应该由Board对象组成,而不是扩展Board。Z轴上每单位一个板子对象。

这允许我们使用良好的面向对象原则,如封装和重用,并且不违反LSP。

其他回答

以Board数组的形式实现ThreeDBoard会有用吗?

也许你想把不同平面上的ThreeDBoard切片作为一个板。在这种情况下,您可能希望为Board抽象出一个接口(或抽象类),以允许多种实现。

就外部接口而言,您可能希望为TwoDBoard和ThreeDBoard提取一个Board接口(尽管上述方法都不适合)。

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。

Liskov替换原理(LSP, LSP)是面向对象编程中的一个概念,它指出:

函数使用指针或 基类的引用必须是 能够使用派生类的对象 在不知不觉中。

LSP的核心是关于接口和契约,以及如何决定何时扩展一个类,还是使用另一种策略(如组合)来实现您的目标。

我所见过的说明这一点的最有效的方法是《Head First OOA&D》。它们呈现的场景是,你是一名致力于为策略游戏构建框架的项目开发者。

他们展示了一个类,它代表一个板子,看起来像这样:

所有的方法都以X和Y坐标作为参数来定位tile在二维tile数组中的位置。这将允许游戏开发者在游戏过程中管理棋盘上的单位。

这本书继续改变了要求,说游戏框架工作也必须支持3D游戏板,以适应有飞行的游戏。因此引入了一个ThreeDBoard类,它扩展了Board。

乍一看,这似乎是个不错的决定。Board提供了高度和宽度属性,ThreeDBoard提供了Z轴。

当你看到从董事会继承的所有其他成员时,它就失效了。AddUnit, GetTile, GetUnits等方法在Board类中都采用X和Y参数,但ThreeDBoard也需要Z参数。

因此,您必须使用Z参数再次实现这些方法。Z参数没有Board类的上下文,从Board类继承的方法失去了意义。试图使用ThreeDBoard类作为其基类Board的代码单元将非常不走运。

也许我们应该另想办法。ThreeDBoard应该由Board对象组成,而不是扩展Board。Z轴上每单位一个板子对象。

这允许我们使用良好的面向对象原则,如封装和重用,并且不违反LSP。

我建议您阅读这篇文章:违反利斯科夫替换原则(LSP)。

你可以在那里找到一个解释,什么是利斯科夫替换原则,一般线索帮助你猜测你是否已经违反了它,一个方法的例子,将帮助你使你的类层次结构更安全。

LSP关注不变量。

经典示例由以下伪代码声明给出(实现略):

class Rectangle {
    int getHeight()
    void setHeight(int value) {
        postcondition: width didn’t change
    }
    int getWidth()
    void setWidth(int value) {
        postcondition: height didn’t change
    }
}

class Square extends Rectangle { }

现在我们有一个问题,尽管接口匹配。原因是我们违反了源自正方形和矩形数学定义的不变量。getter和setter的工作方式,矩形应该满足以下不变量:

void invariant(Rectangle r) {
    r.setHeight(200)
    r.setWidth(100)
    assert(r.getHeight() == 200 and r.getWidth() == 100)
}

然而,Square的正确实现必须违反这个不变量(以及显式后置条件),因此它不是Rectangle的有效替代品。