里氏替换原则LSP|极客教程

里氏替换原则（Liskov Substitution Principle, LSP）是面向对象设计原则的一种，也叫里氏代换原则。里氏替换原则是关于继承的一个原则，遵循里氏替换原则能够更好地发挥继承的作用，里氏替换原则最早是在1988年，由麻省理工学院的一位姓里的女士（Barbara Liskov）提出来的。

里氏替换原则

里氏替换原则问题由来

有一功能 P1，由类 A 完成。现需要将功能 P1 进行扩展，扩展后的功能为 P，其中P由原有功能 P1 与新功能 P2 组成。新功能 P 由类 A 的子类 B 来完成，则子类 B 在完成新功能 P2 的同时，有可能会导致原有功能 P1 发生故障。

里氏替换原则是什么

里氏替换原则的官方定义

如果对每一个类型为 T1的对象 o1，都有类型为 T2 的对象o2，使得以 T1定义的所有程序 P 在所有的对象 o1 都代换成 o2 时，程序 P 的行为没有发生变化，那么类型 T2 是类型 T1 的子类型
所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象

里氏替换原则解读

下面我们来解读下里氏替换原则的定义。

里氏替换原则强调的是设计和实现要依赖于抽象而非具体；子类只能去扩展基类，而不是隐藏或者覆盖基类，它包含以下4层含义

子类可以实现父类的抽象方法，但不能覆盖父类的非抽象方法

子类可以实现父类的抽象方法，但不能覆盖父类的非抽象方法，父类中凡是已经实现好的方法（相对于抽象方法而言），实际上是在设定一系列的规范和契约，虽然它不强制要求所有的子类必须遵从这些契约，但是如果子类对这些非抽象方法任意修改，就会对整个继承体系造成破坏

举例

public class C {
    public int func(int a, int b){
        return a+b;
    }
}

public class C1 extends C{
    @Override
    public int func(int a, int b) {
        return a-b;
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args) {
        C c = new C1();
        System.out.println("2+1=" + c.func(2, 1));
    }
}

运行结果：2+1=1

上面的运行结果明显是错误的。类C1继承C，后来需要增加新功能，类C1并没有新写一个方法，而是直接重写了父类C的func方法，违背里氏替换原则，引用父类的地方并不能透明的使用子类的对象，导致运行结果出错。

子类可以有自己的个性

在继承父类属性和方法的同时，每个子类也都可以有自己的个性，在父类的基础上扩展自己的功能。前面其实已经提到，当功能扩展时，子类尽量不要重写父类的方法，而是另写一个方法，所以对上面的代码加以更改，使其符合里氏替换原则，代码如下：

public class C {
    public int func(int a, int b){
        return a+b;
    }
}

public class C1 extends C{
    public int func2(int a, int b) {
        return a-b;
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args) {
        C1 c = new C1();
        System.out.println("2-1=" + c.func2(2, 1));
    }
}

运行结果：2-1=1

覆盖或实现父类的方法时输入参数可以被放大

当子类的方法重载父类的方法时，方法的前置条件（即方法的形参）要比父类方法的输入参数更宽松

通过代码来讲解一下

public class ParentClazz {
    public void say(CharSequence str) {
        System.out.println("parent execute say " + str);
    }
}

public class ChildClazz extends ParentClazz {
    public void say(String str) {
        System.out.println("child execute say " + str);
    }
}

/**
 * 测试
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList list = new ArrayList();
        ParentClazz parent = new ParentClazz();
        parent.say("hello");
        ChildClazz child = new ChildClazz();
        child.say("hello");

    }
}

执行结果：
parent execute say hello
child execute say hello

以上代码中我们并没有重写父类的方法，只是重载了同名方法，具体的区别是：子类的参数 String 实现了父类的参数 CharSequence。此时执行了子类方法，在实际开发中，通常这不是我们希望的，父类一般是抽象类，子类才是具体的实现类，如果在方法调用时传递一个实现的子类可能就会产生非预期的结果，引起逻辑错误，根据里氏替换的子类的输入参数要宽于或者等于父类的输入参数，我们可以修改父类参数为String，子类采用更宽松的 CharSequence，如果你想让子类的方法运行，就必须覆写父类的方法。代码如下：

public class ParentClazz {
    public void say(String str) {
        System.out.println("parent execute say " + str);
    }
}

public class ChildClazz extends ParentClazz {
    public void say(CharSequence str) {
        System.out.println("child execute say " + str);
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ParentClazz parent = new ParentClazz();
        parent.say("hello");
        ChildClazz child = new ChildClazz();
        child.say("hello");
    }
}

执行结果：
parent execute say hello
parent execute say hello

覆写或实现父类的方法时输出结果可以被缩小

当子类的方法实现父类的抽象方法时，方法的后置条件（即方法的返回值）要比父类更严格

代码实现案例如下

public abstract class Father {
    public abstract Map hello();
}

public class Son extends Father {
    @Override
    public Map hello() {
        HashMap map = new HashMap();
        System.out.println("son execute");
        return map;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Father father = new Son();
        father.hello();
    }
}

执行结果：
son execute