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
让我们用Java来说明:
class TrasportationDevice
{
String name;
String getName() { ... }
void setName(String n) { ... }
double speed;
double getSpeed() { ... }
void setSpeed(double d) { ... }
Engine engine;
Engine getEngine() { ... }
void setEngine(Engine e) { ... }
void startEngine() { ... }
}
class Car extends TransportationDevice
{
@Override
void startEngine() { ... }
}
这里没有问题,对吧?汽车绝对是一种交通工具,在这里我们可以看到它重写了其超类的startEngine()方法。
让我们添加另一个交通工具:
class Bicycle extends TransportationDevice
{
@Override
void startEngine() /*problem!*/
}
现在一切都不按计划进行了!是的,自行车是一种交通工具,但是,它没有发动机,因此,startEngine()方法不能实现。
这些都是违反利斯科夫代换法的问题 原则导致,他们通常可以被一个公认的 方法,该方法什么也不做,甚至不能实现。
这些问题的解决方案是一个正确的继承层次结构,在我们的例子中,我们将通过区分带引擎和不带引擎的运输设备类别来解决问题。尽管自行车是一种交通工具,但它没有发动机。在这个例子中,我们对交通工具的定义是错误的。它不应该有引擎。
我们可以像下面这样重构TransportationDevice类:
class TrasportationDevice
{
String name;
String getName() { ... }
void setName(String n) { ... }
double speed;
double getSpeed() { ... }
void setSpeed(double d) { ... }
}
现在我们可以为非机动设备扩展TransportationDevice。
class DevicesWithoutEngines extends TransportationDevice
{
void startMoving() { ... }
}
并为机动设备扩展TransportationDevice。这里更适合添加Engine对象。
class DevicesWithEngines extends TransportationDevice
{
Engine engine;
Engine getEngine() { ... }
void setEngine(Engine e) { ... }
void startEngine() { ... }
}
因此,我们的Car类变得更加专门化,同时坚持利斯科夫替换原则。
class Car extends DevicesWithEngines
{
@Override
void startEngine() { ... }
}
我们的Bicycle类也遵循利斯科夫替换原理。
class Bicycle extends DevicesWithoutEngines
{
@Override
void startMoving() { ... }
}
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)。
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。
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。
可替代性是面向对象编程中的一个原则,它指出,在计算机程序中,如果S是T的子类型,那么类型T的对象可以被类型S的对象替换
让我们用Java做一个简单的例子:
不好的例子
public class Bird{
public void fly(){}
}
public class Duck extends Bird{}
鸭子能飞,因为它是鸟,但这个呢:
public class Ostrich extends Bird{}
鸵鸟是一种鸟,但它不能飞,鸵鸟类是鸟类的一个子类,但它不应该能够使用fly方法,这意味着我们打破了LSP原则。
很好的例子
public class Bird{}
public class FlyingBirds extends Bird{
public void fly(){}
}
public class Duck extends FlyingBirds{}
public class Ostrich extends Bird{}
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。