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

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。

其他回答

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。

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{}

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。

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 :(
    }
}

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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)。