里氏替换原则——举例说明Java设计模式中的里氏替换原则

1. 前言
- 官方定义：
2. 举例说明
- 2.1 例子介绍
- 2.2 反例
- - 2.2.1 类图说明
  - 2.2.2 代码说明
  - 2.2.3 测试
  - 2.2.4 分析优缺点
- 2.3 正例
- - 2.3.1 类图说明
  - 2.3.2 代码说明
  - - （1）抽取基类（父类）-->ChooseSweater
    - （2）倾向中性服饰子类-->NeutralChooseSweater
    - （3）倾向女性服饰子类-->GirlChooseSweater
  - 2.3.3 测试
  - 2.3.4 分析优缺点
3. 总结
- 使用继承？
- 如何使用继承？
- 里氏替换原则作用
4. 附代码
- 反例
- 正例

1. 前言

里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP），为什么叫里氏替换？因为是由麻省理工学院的一位姓李的女士提出来的。

官方定义：

如果对每一个类型为 P 的对象 op1，都有类型为 S 的对象 os1，使得以 P 定义的所有程序 Px 在所有的对象 oP1 都代换成 os1 时，程序 Px 的行为没有发生变化，那么类型 S 是类型 T 的子类型。
定义可理解为：所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。
白话就是说：用类型为子类的对象 os1 调用 “父类的所有方法” 时，父类没有方法没有被重写（行为没有发生变化），即完全继承。

2. 举例说明

2.1 例子介绍

平时购物狂的我，今天拿购买衣服为例子说明一下里氏替换原则。
反例里有两个类：
NeutralChooseSweater–>倾向中性衣服类，作为父类
GirlChooseSweater–>倾向女性服装类，作为NeutralChooseSweater的子类，继承了 NeutralChooseSweater 来的属性和方法，但是重写了其中一个方法 chooseNeutralClothes()，问题就出现了，我们往下看例子……
下面案例的意思是：先后进店的是两个漂亮女孩，服务员就给他们推荐了漂亮的女性服饰，第一个女孩进来用类型为父类的对象调用chooseNeutralClothes()方法没问题，但是第二个女孩进来，用类型为子类的对象chooseNeutralClothes()方法，以为还是调用的继承父类过来的方法，但是谁知方法已被子类重写，所以出现问题。

2.2 反例

2.2.1 类图说明

2.2.2 代码说明

先看父类–>NeutralChooseSweater
再看子类–>GirlChooseSweater

2.2.3 测试

2.2.4 分析优缺点

从上面例子可以看到，原本可以正常运行的程序出现了功能异常问题，原因就是子类无意中重写了父类的方法，或者调用的时候以为还是调用子类继承过来的父类方法，造成原有功能不能实现。
在实际开发中，经常会通过重写父类的方法完成新的功能，这样虽然简单，但是会让整个继承体系的复用性变得很差，特别是运行多态比较繁琐的时候。
那怎么优化呢？
就是下面我们的正例所实现的，抽取原来的父类和子类的公共部分作为一个基类（他们共有的新的父类），原有的两个类的继承关系去掉（都继承新的基类），采用依赖，聚合，组合等关系代替，请继续……

2.3 正例

2.3.1 类图说明

2.3.2 代码说明

（1）抽取基类（父类）–>ChooseSweater

（2）倾向中性服饰子类–>NeutralChooseSweater

（3）倾向女性服饰子类–>GirlChooseSweater

2.3.3 测试

2.3.4 分析优缺点

上面就是我们遵循里氏替换原则后的代码，让新的基类作为他们父类，降低了原有父子类的耦合关系。
反例中，父被子替换后（GirlChooseSweater girlChooseSweater = new GirlChooseSweater();），再调用父类的程序chooseNeutralClothes()，程序的行为发生了变化，即违背了里氏替换原则。
而里氏替换原则是：
白话理解就是，父类的方法子类也可以同等生效，并且将父类用子类替换后，也不会产生任何问题。但是，需要注意的是里氏替换原则告诉我们反过来使用是不行的，子类重写后特有的方法，父类未必适用。
简单粗暴的道理就是：单身爹的遗产儿子继承，儿子的遗产第一继承人不是爹是老婆大人，所以爹和儿子都能继承的遗产是儿子妈的，此时妈妈是基类。

3. 总结

使用继承？

在使用继承时，遵循里氏替换原则，在子类中尽量不要重写父类的方法。
继承在给程序设计带来便利的同时也带来了弊端。使程序的可移植性降低，也增强了对象间的耦合性。在父子类中，如果父类需要修改，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出现问题。

如何使用继承？

使用继承时，子类中尽量不要重写父类的方法；
即：在实际使用中，采用里氏替换原则应当尽量避免子类的“个性”，一旦子类产生“个性”，这个子类和父类之间的关系将难以调和。
所有引用基类的地方必须能透明地使用子类的对象。开发中使用继承会增强两个类之间的耦合性，在适当的情况下，可以通过聚合、组合、依赖来解决问题（如本文的正例）。这就是在遵守里氏替换原则下，使用继承。

里氏替换原则作用

采用里氏替换原则的目的是增强程序的健壮性，版本升级时也可以保持非常好的兼容性。即使增加子类，原有的父类仍然可以运行。

4. 附代码

反例

package com.liu.susu.principle.liskov.example1;/*** @FileName ChooseNeutralClothes* @Description 中性衣服类* @Author susu* @date 2022-02-15**/
public class NeutralChooseSweater {String type;//0:女服装  1:男服装   2:中性服装/*** @Description: 指定尺寸的方法*/public void chooseXLClothes(){System.out.println("seller-->ok，给您挑选了一件XL的毛衫，您先试试……");}/*** @Description: 指定红色衣服的方法*/public void chooseRedClothes(){System.out.println("seller-->ok，给您挑选了一件红色的毛衫，您先试试……");}/*** @Description: 不指定尺寸的挑选*/public void chooseNeutralClothes(){System.out.println("seller-->ok，给您随便选了一件overSize的中性毛衫，您先试试……");this.type = "2";//倾向中性this.replyInfoFromGirls();//为了更好的理解应用场景，我们来个对话}/*** @Description: 收到部分女性顾客（但是更倾向于中性服装）的回应*/public void replyInfoFromGirls(){if ("0".equals(type)){System.out.println("girl-->Oh,No! I'm a girl,but I prefer to pick a neutral sweater!! ");}else if("1".equals(type)){System.out.println("girl-->我喜欢中性点的服装，这个更倾向于男性，不过，我觉得还算ok!");}else {System.out.println("girl-->Neutral sweater! Thank you!My preference!");}}
}
/*** GirlChooseSweater-->更倾向于女性的服装类*/
class GirlChooseSweater extends NeutralChooseSweater{/*** @Description: 不指定尺寸的挑选*/@Overridepublic void chooseNeutralClothes(){System.out.println("seller-->ok，给您选了一件今年特别流行的、百搭的、女孩们都喜欢的款式，您先试试……");this.type = "0";//倾向女性this.replyInfoFromGirls();//为了更好的理解应用场景，我们来个对话}}class ClientTest {public static void main(String[] args) {System.out.println("旁白-->The first beautiful girl is coming！");NeutralChooseSweater neutralChooseSweater = new NeutralChooseSweater();neutralChooseSweater.chooseNeutralClothes();System.out.println("\n旁白-->The second beautiful girl is coming！");GirlChooseSweater girlChooseSweater = new GirlChooseSweater();girlChooseSweater.chooseNeutralClothes();//以为还是父类的中性服装方法，结果被重写了System.out.println("\ngirl-->那先给我朋友来一件红色的毛衫吧，我待会儿再选，，");girlChooseSweater.chooseRedClothes();}
}

正例

package com.liu.susu.principle.liskov.example2;
/*** @FileName ChooseSweater* @Description 用基类 ChooseSweater 作为 NeutralChooseSweater 和 GirlChooseSweater 的父类*              抽取他们的公共部分* @Author susu* @date 2022-02-15**/
public class ChooseSweater {String type;//0:女服装  1:男服装   2:中性服装/*** @Description: 指定尺寸的方法*/public void chooseXLClothes(){System.out.println("seller-->ok，给您挑选了一件XL的毛衫，您先试试……");}/*** @Description: 指定红色衣服的方法*/public void chooseRedClothes(){System.out.println("seller-->ok，给您挑选了一件红色的毛衫，您先试试……");}/*** @Description: 收到部分女性顾客（但是更倾向于中性服装）的回应*/public void replyInfoFromGirls(){if ("0".equals(type)){System.out.println("girl-->Oh,No! I'm a girl,but I prefer to pick a neutral sweater!! ");}else if("1".equals(type)){System.out.println("girl-->我喜欢中性点的服装，这个更倾向于男性，不过，我觉得还算ok!");}else {System.out.println("girl-->Neutral sweater! Thank you!My preference!");}}
}/*** @FileName ChooseNeutralClothes* @Description 中性衣服类* @Author susu* @date 2022-02-15**/class NeutralChooseSweater extends ChooseSweater{/*** @Description: 不指定尺寸的挑选--主要是倾向中性的*/public void chooseNeutralClothes(){System.out.println("seller-->ok，给您随便选了一件overSize的中性毛衫，您先试试……");this.type = "2";//倾向中性this.replyInfoFromGirls();//为了更好的理解应用场景，我们来个对话}}/*** GirlChooseSweater-->更倾向于女性的服装类*/
class GirlChooseSweater extends ChooseSweater{//降低GirlChooseSweater 与 NeutralChooseSweater 之间的耦合性private NeutralChooseSweater neutralChooseSweater = new NeutralChooseSweater();/*** @Description: 不指定尺寸的挑选--主要是倾向中性的*/public void chooseNeutralClothes(){neutralChooseSweater.chooseNeutralClothes();}/*** @Description: 不指定尺寸的挑选--主要是倾向挑选女性服装的*/public void chooseToGirlClothes(){System.out.println("seller-->ok，给您选了一件今年特别流行的、百搭的、女孩们都喜欢的款式，您先试试……");System.out.println("girl-->Thank you very much!");}}class ClientTest {public static void main(String[] args) {System.out.println("旁白-->The first beautiful girl is coming！");NeutralChooseSweater neutralChooseSweater = new NeutralChooseSweater();neutralChooseSweater.chooseNeutralClothes();System.out.println("\n旁白-->The second beautiful girl is coming！");GirlChooseSweater girlChooseSweater = new GirlChooseSweater();girlChooseSweater.chooseNeutralClothes();//这个时候就不会弄错了，因为里面调用的就是neutralChooseSweater.chooseNeutralClothes();System.out.println("\ngirl-->再来一件女孩们都喜欢的，送给我的朋友，，");girlChooseSweater.chooseToGirlClothes();}
}

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2.2.3 测试

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2.3.1 类图说明

2.3.2 代码说明

（1）抽取基类（父类）–>ChooseSweater

（2）倾向中性服饰子类–>NeutralChooseSweater

（3）倾向女性服饰子类–>GirlChooseSweater

2.3.3 测试

2.3.4 分析优缺点

3. 总结

使用继承？

如何使用继承？

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4. 附代码

反例

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