qq设计之 里氏替换原则
来源:互联网 发布:淘宝卖红酒 编辑:程序博客网 时间:2024/05/17 22:05
在面向对象的程序设计中,里氏替换原则(Liskov Substitution principle)是对子类型的特别定义。它由芭芭拉·利斯科夫(Barbara Liskov)在1987年在一次会议上名为“数据的抽象与层次”的演说中首先提出。
--------摘自维基百科
肯定有不少人跟我刚看到这项原则的时候一样,对这个原则的名字充满疑惑。其实原因就是这项原则最早是在1987年,由麻省理工学院的一位姓里的女士(Barbara Liskov)提出来的。
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。
问题
有一功能Q1,由类A完成。现需要将功能Q1进行扩展,扩展后的功能为P,其中P由原有功能Q1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Q1发生故障。
解决方案
当使用继承时,遵循里氏替换原则。类B继承类A时,除添加新的方法完成新增功能P2外,尽量不要重写父类A的方法,也尽量不要重载父类A的方法。
继承
继承包含这样一层含义: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。而里氏替换原则就是表达了这一层含义。
继承作为面向对象三大特性之一,在给程序设计带来巨大便利的同时,也带来了弊端。比如使用继承会给程序带来侵入性,程序的可移植性降低,增加了对象间的耦合性,如果一个类被其他的类所继承,则当这个类需要修改时,必须考虑到所有的子类,并且父类修改后,所有涉及到子类的功能都有可能会产生故障。
举例说明继承的风险,我们需要完成一个两数相减的功能,由类A来负责。
class A{ public int function1(int a, int b){ return a-b; }}public class Client{ public static void main(String[] args){ A a=new A(); System.out.println("100-50="+a.function1(100,50)); System.out.println("100-90="+a.function1(100,90)); }}
查看一下输出结果为:100-50=50,100-90=10
我们现在又有了新的需求,完成两数相加,然后在与100求和,由类B来负责。即类B需要完成两个功能:
两数相减;
两数相加,然后在加100;
由于类A已经实现了第一个功能,所以类B继承类A后,只需要完成第二个功能就可以了,下面我们来看下具体实现:
class B extends A{ public int function1(int a, int b){ return a+b; } public int function2(int a, int b){ return function1(a,b)+100; } } public class Client{ public static void main(String[] args){ B b = new B(); System.out.println("100-50="+b.function1(100, 50)); System.out.println("100-,90="+b.function1(100, 90)); System.out.println("100+20+100="+b.function2(100, 20)); } }
查看一下输出结果为:100-50=150,100-90=190,100+20+100=220;
通过以上操作你会发现我们原本运行正常的相减功能发生了错误。
原因就是类B在给方法起名时无意中重写了父类的方法,造成所有运行相减功能的代码全部调用了类B重写后的方法,造成原本运行正常的功能出现了错误。在本例中,引用基类A完成的功能,换成子类B之后,发生了异常。在实际编程中,我们常常会通过重写父类的方法来完成新的功能,这样写起来虽然简单,但是整个继承体系的可复用性会比较差,特别是运用多态比较频繁时,程序运行出错的几率非常大。
如果非要重写父类的方法,比较通用的做法是:原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类,原有的继承关系去掉,采用依赖、聚合,组合等关系代替。
里氏替换原则通俗的来讲就是:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。
里氏替换原则包含以下四层含义:
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。
子类中可以增加自己特有的方法。
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。
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。
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