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

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{}

其他回答

长话短说,让我们留下矩形矩形和正方形,实际的例子,当扩展一个父类时,你必须要么保留确切的父API,要么扩展IT。

假设您有一个基本ItemsRepository。

class ItemsRepository
{
    /**
    * @return int Returns number of deleted rows
    */
    public function delete()
    {
        // perform a delete query
        $numberOfDeletedRows = 10;

        return $numberOfDeletedRows;
    }
}

以及扩展它的子类:

class BadlyExtendedItemsRepository extends ItemsRepository
{
    /**
     * @return void Was suppose to return an INT like parent, but did not, breaks LSP
     */
    public function delete()
    {
        // perform a delete query
        $numberOfDeletedRows = 10;

        // we broke the behaviour of the parent class
        return;
    }
}

然后,您可以让客户端使用Base ItemsRepository API并依赖它。

/**
 * Class ItemsService is a client for public ItemsRepository "API" (the public delete method).
 *
 * Technically, I am able to pass into a constructor a sub-class of the ItemsRepository
 * but if the sub-class won't abide the base class API, the client will get broken.
 */
class ItemsService
{
    /**
     * @var ItemsRepository
     */
    private $itemsRepository;

    /**
     * @param ItemsRepository $itemsRepository
     */
    public function __construct(ItemsRepository $itemsRepository)
    {
        $this->itemsRepository = $itemsRepository;
    }

    /**
     * !!! Notice how this is suppose to return an int. My clients expect it based on the
     * ItemsRepository API in the constructor !!!
     *
     * @return int
     */
    public function delete()
    {
        return $this->itemsRepository->delete();
    }
} 

当用子类替换父类破坏了API的契约时,LSP就被破坏了。

class ItemsController
{
    /**
     * Valid delete action when using the base class.
     */
    public function validDeleteAction()
    {
        $itemsService = new ItemsService(new ItemsRepository());
        $numberOfDeletedItems = $itemsService->delete();

        // $numberOfDeletedItems is an INT :)
    }

    /**
     * Invalid delete action when using a subclass.
     */
    public function brokenDeleteAction()
    {
        $itemsService = new ItemsService(new BadlyExtendedItemsRepository());
        $numberOfDeletedItems = $itemsService->delete();

        // $numberOfDeletedItems is a NULL :(
    }
}

你可以在我的课程中学习更多关于编写可维护软件的知识:https://www.udemy.com/enterprise-php/

我在每个答案中都看到了矩形和正方形,以及如何违反LSP。

我想用一个真实的例子来展示LSP是如何符合的:

<?php

interface Database 
{
    public function selectQuery(string $sql): array;
}

class SQLiteDatabase implements Database
{
    public function selectQuery(string $sql): array
    {
        // sqlite specific code

        return $result;
    }
}

class MySQLDatabase implements Database
{
    public function selectQuery(string $sql): array
    {
        // mysql specific code

        return $result; 
    }
}

这种设计符合LSP,因为无论我们选择使用哪种实现,行为都不会改变。

是的,你可以在这个配置中违反LSP,做一个简单的改变,像这样:

<?php

interface Database 
{
    public function selectQuery(string $sql): array;
}

class SQLiteDatabase implements Database
{
    public function selectQuery(string $sql): array
    {
        // sqlite specific code

        return $result;
    }
}

class MySQLDatabase implements Database
{
    public function selectQuery(string $sql): array
    {
        // mysql specific code

        return ['result' => $result]; // This violates LSP !
    }
}

现在子类型不能以同样的方式使用,因为它们不再产生相同的结果。

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)。

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。

一些补充:我想知道为什么没有人写基类的不变量、前提条件和后置条件,这些派生类必须遵守。 对于派生类D来说,基类B完全可转换,类D必须服从某些条件:

基类的内变体必须由派生类保留 派生类不能加强基类的先决条件 派生类不能削弱基类的后置条件。

因此派生类必须知道基类施加的上述三个条件。因此,子类型的规则是预先确定的。这意味着,只有当子类型遵守某些规则时,才应该遵守'IS A'关系。这些规则,以不变量、前置条件和后置条件的形式,应该由正式的“设计契约”来决定。

关于这个问题的进一步讨论可以在我的博客:利斯科夫替换原理