里氏代換原則(Liskov Substitution Principle LSP)面向對象設計的基本原則之一。 里氏代換原則中說，任何基類可以出現的地方，子類一定可以出現。 LSP是繼承復用的基石，只有當衍生類可以替換掉基類，軟件單位的功能不受到影響時，基類才能真正被復用，而衍生類也能夠在基類的基礎上增加新的行為。里氏代換原則是對“開-閉”原則的補充。實現“開-閉”原則的關鍵步驟就是抽象化。而基類與子類的繼承關系就是抽象化的具體實現，所以里氏代換原則是對實現抽象化的具體步驟的規范。

LSP講的是基類和子類的關系。只有當這種關系存在時，里氏代換關系才存在。如果兩個具體的類A，B之間的關系違反了LSP的設計，(假設是從B到A的繼承關系)那么根據具體的情況可以在下面的兩種重構方案中選擇一種。

-----創建一個新的抽象類C，作為兩個具體類的超類，將A，B的共同行為移動到C中來解決問題。

-----從B到A的繼承關系改為委派關系。

LSP，Liskov Substitution Principle：

1） If for each object?s?of type?S, there is an objectt?of type?T?such that for all programs P defined in terms of T, the behavior of P is unchanged when?s?is substituted fort?when S is a subtype of?T.

2) Functions that use pointers or references to base classes must be able to user objects of derived classes without knowing it.

所有引用基類的地方，都能透明地替換成其子類對象。只要父類能出現的地方，子類就可以出現。

引入里氏替換原則能充分發揮繼承的優點、減少繼承的弊端。

繼承的優點：

• 代碼共享，減少創建類的工作量；每個子類都有父類的方法和屬性；
• 提高代碼重用性；
• 子類可以形似父類，但又異于父類；
• 提高代碼可擴展性；
• 提高產品開放性。

繼承的缺點：

• 繼承是侵入性的——只要繼承，就必須擁有父類的屬性和方法；
• 降低代碼的靈活性——子類必須擁有父類的屬性和方法，讓子類自由的世界多了些約束；
• 增強了耦合性——當父類的屬性和方法被修改時，必須要考慮子類的修改。
  

示例（繼承的缺點）：

??????? 原有類A，實現減法功能：

class?A{????

????public?int?func1(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.func1(100,?50));????

????????System.out.println("100-80="+a.func1(100,?80));????

????}????

}???

??????? 新增需求：新增兩數相加、然后再與100求和的功能，由類B來負責

class?B?extends?A{????

????public?int?func1(int?a,?int?b){????

????????return?a+b;????

????}????

????????

????public?int?func2(int?a,?int?b){????

????????return?func1(a,b)+100;????

????}????

}????

????

public?class?Client{????

????public?static?void?main(String[]?args){????

????????B?b?=?new?B();????

????????System.out.println("100-50="+b.func1(100,?50));????

????????System.out.println("100-80="+b.func1(100,?80));????

????????System.out.println("100+20+100="+b.func2(100,?20));????

????}????

}????

OOPS! 原本運行正常的相減功能發生了錯誤。原因就是類B在給方法起名時無意中重寫了父類的方法！

問題由來：

??????? 有一功能P1，由類A完成。現需要將功能P1進行擴展，擴展后的功能為P，其中P由原有功能P1與新功能P2組成。新功能P由類A的子類B來完成，則子類B在完成新功能P2的同時，有可能會導致原有功能P1發生故障。

解決方案：

??????? LSP為繼承定義了一個規范，包括四層含義：

????????1）子類必須完全實現父類的方法

??????? 如果子類不能完整地實現父類的方法，或者父類的某些方法在子類中已經發生畸變；則建議不要用繼承，而采用依賴、聚集、組合等關系代替繼承。

??????? 例如：父類AbstractGun有shoot()方法，其子類ToyGun不能完整實現父類的方法（玩具槍不能射擊，ToyGun.shoot()中沒有任何處理邏輯），則應該斷開繼承關系，另外建一個AbstractToy父類。

????????2）子類可以有自己得個性

??????? 即，在子類出現的地方，父類未必就能替代。

??????? 3）重載或實現父類方法時，輸入參數可以被放大（入參可以更寬松）

??????? 否則，用子類替換父類后，會變成執行子類重載后的方法，而該方法可能“歪曲”父類的意圖，可能引起業務邏輯混亂。

??????? 4）重寫或實現父類方法時，返回類型可以被縮小（返回類型更嚴格）

建議：

??????? 在實際編程中，我們常常會通過重寫父類的方法來完成新的功能，這樣寫起來雖然簡單，但是整個繼承體系的可復用性會比較差，特別是運用多態比較頻繁時，程序運行出錯的幾率非常大。

??????? 父類中凡是已經實現好的方法（相對于抽象方法而言），實際上是在設定一系列的規范和契約，雖然它不強制要求所有的子類必須遵從這些契約，但是如果子類對這些非抽象方法任意修改，就會對整個繼承體系造成破壞。而里氏替換原則就是表達了這一層含義。

??????? 里氏替換原則通俗的來講就是：子類可以擴展父類的功能，但不能改變父類原有的功能。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的软件设计原则（三）里氏替换原则 -Liskov Substitution Principle的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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