里氏代换原则C#详解

看了一大堆的资料讲解关于里氏代换原则，在这里我想分享给大家。

下面这段话来自百度百科，是这么解释里氏代换原则的：

里氏代换原则(Liskov Substitution Principle LSP)是面向对象设计的基本原则之一。里氏代换原则中说，任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。 LSP是继承复用的基石，只有当子类可以替换掉父类，软件单位的功能不受到影响时，父类才能真正被复用，而子类也能够在父类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开-闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。

下面举例说明什么是里代换原则

实例1   正方形不是长方形

在几何当中，正方形肯定是长方形，只不过它是特殊的长方形，四条边都相等，利用面向对象的继承关系，我们让正方形继承长方形，代码如下：

// C#讲解里氏代换原则
// 实例名称：正方形不是长方形

using System;

// 长方形类
class Rectangle
{
  int length;
  int width;
  public int getLength()
  {
      return length;
  }
  public int getWidth()
  {
      return width;
  }
   public virtual void setLength(int length)
  {
      this.length = length;
  }
  public virtual void setWidth(int width)
  {
      this.width = width;
  }
}

// 正方形类Square
class Square : Rectangle
{
    public override void setLength(int length)
      {
        base.setLength(length);
        base.setWidth(length);
      }
      public override void setWidth(int width)
      {
        base.setLength(width);
        base.setWidth(width);
     }

}

/*
* 由于正方形的长度和宽度必须相等，所以在方法setLength和setWidth中，
* 对长度和宽度赋值相同。类TestRectangle是我们的软件系统中的一个组件，
* 它有一个resize方法要用到基类Rectangle，resize方法的功能是模拟长方形宽度逐步增长的效果
*/

//测试类TestRectangle
class TestRectangle {
      // 此方法改变长方形的宽，将宽设为比高大
      static void resize(Rectangle objRect)
      {
          Console.WriteLine("设置宽度开始");
        while(objRect.getWidth() <= objRect.getLength()  )
        {
            objRect.setWidth(  objRect.getWidth () + 1 );
        }
        Console.WriteLine("设置宽度结束");

      }
      static void Main()
      {
          // 实例化一个长方形
          Rectangle r=new Rectangle();
          // 设长为10
          r.setLength(10);
          // 设宽为1
          r.setWidth(1);

          Console.WriteLine("长方形");
          Console.WriteLine("改变之前长为："+r.getLength());
          Console.WriteLine("改变之前宽为："+r.getWidth());

          // 调用方法改变长方形的宽
          resize(r);
          // 改变之后
          Console.WriteLine("改变之后长为："+r.getLength());
          Console.WriteLine("改变之后宽为："+r.getWidth());


          Rectangle s=new Square();

          s.setLength(10);
          s.setWidth(1);
          Console.WriteLine("正方形");
          Console.WriteLine("改变之前长为："+s.getLength());
          Console.WriteLine("改变之前宽为："+s.getWidth());

          // 调用方法改变正方形的宽
          resize(s);
          Console.WriteLine("改变之后长为："+s.getLength());
          Console.WriteLine("改变之后宽为："+s.getWidth());
      }
}

我们运行一下这段代码就会发现，假如我们把一个普通长方形的实例作为参数传入resize方法，就会看到长方形宽度逐渐增长的效果，当宽度大于长度,代码就会停止，这种行为的结果符合我们的预期；假如我们利用里氏代换所说的，把子类的实例赋给父类，再把父类（正方形）的实例作为参数传入resize方法后，就会看到正方形的宽度和长度都在不断增长，代码会一直运行下去，直至系统产生溢出错误。所以，普通的长方形是适合这段代码的，正方形不适合。

我们得出结论：在resize方法中，Rectangle类型的参数是不能被Square类型的参数所代替，如果进行了替换就得不到预期结果。因此，Square类和Rectangle类之间的继承关系违反了里氏代换原则，它们之间的继承关系不成立，正方形不是长方形。

当运行程序的时候，长方形可以正常的改变长方形的宽度，而正方形不能改变宽度。里氏代换原则说明了我们不能乱用继承，这里长方形的长和宽和正方形的长和宽明显有不同的特点，所以正方形继承长方形是错误的，正确的写法是我们可以把正方形和长方形抽象出来，再让正方形和长方形继承这个抽象类，从而这两个类互不影响，各实现各的功能。

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