里氏代换原则

里氏代换原则

在面向对象的程序设计中，里氏替换原则（Liskov Substitution principle）是对子类型的特别定义。它由芭芭拉·利斯科夫（Barbara Liskov）在1987年在一次会议上名为“数据的抽象与层次”的演说中首先提出。里氏代换原则：任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。通俗理解：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。换句话说，子类继承父类时，除添加新的方法完成新增功能外，尽量不要重写父类的方法。如果通过重写父类的方法来完成新的功能，这样写起来虽然简单，但是整个继承体系的可复用性会比较差，特别是运用多态比较频繁时，程序运行出错的概率会非常大。【例】正方形不是长方形。在数学领域里，正方形毫无疑问是长方形，它是一个长宽相等的长方形。所以，我们开发的一个与几何图形相关的软件系统，就可以顺理成章的让正方形继承自长方形。优点（1）子类可以实现父类的抽象方法，但不能覆盖父类的非抽象方法。（2）子类可以增加自己特有的方法。（3）当子类的方法重载父类的方法时，方法的前置条件（即方法的输入/入参）要比父类方法的输入参数更宽松。（4）当子类的方法实现父类的方法时（重写/重载或实现抽象方法），方法的后置条件（即方法的输出/返回值）要比父类更严格或与父类一样。

如何理解里氏替换原则

里氏代换原则(Liskov Substitution Principle, LSP)：所有引用基类（父类）的地方必须能透明地使用其子类的对象
里氏代换原则告诉我们，在软件中将一个基类对象替换成它的子类对象，程序将不会产生任何错误和异常，反过来则不成立，如果一个软件实体使用的是一个子类对象的话，那么它不一定能够使用基类对象。例如：我喜欢动物，那我一定喜欢狗，因为狗是动物的子类；但是我喜欢狗，不能据此断定我喜欢动物，因为我并不喜欢老鼠，虽然它也是动物。
例如有两个类，一个类为BaseClass，另一个是SubClass类，并且SubClass类是BaseClass类的子类，那么一个方法如果可以接受一个BaseClass类型的基类对象base的话，如：method1(base)，那么它必然可以接受一个BaseClass类型的子类对象sub，method1(sub)能够正常运行。反过来的代换不成立，如一个方法method2接受BaseClass类型的子类对象sub为参数：method2(sub)，那么一般而言不可以有method2(base)，除非是重载方法。
里氏代换原则是实现开闭原则的重要方式之一，由于使用基类对象的地方都可以使用子类对象，因此在程序中尽量使用基类类型来对对象进行定义，而在运行时再确定其子类类型，用子类对象来替换父类对象。
在使用里氏代换原则时需要注意如下几个问题：
(1)子类的所有方法必须在父类中声明，或子类必须实现父类中声明的所有方法。根据里氏代换原则，为了保证系统的扩展性，在程序中通常使用父类来进行定义，如果一个方法只存在子类中，在父类中不提供相应的声明，则无法在以父类定义的对象中使用该方法。
(2) 我们在运用里氏代换原则时，尽量把父类设计为抽象类或者接口，让子类继承父类或实现父接口，并实现在父类中声明的方法，运行时，子类实例替换父类实例，我们可以很方便地扩展系统的功能，同时无须修改原有子类的代码，增加新的功能可以通过增加一个新的子类来实现。里氏代换原则是开闭原则的具体实现手段之一。
(3) Java语言中，在编译阶段，Java编译器会检查一个程序是否符合里氏代换原则，这是一个与实现无关的、纯语法意义上的检查，但Java编译器的检查是有局限的。

里氏替换原则

里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）是面向对象设计中的五大原则之一，它是由计算机科学家芭芭拉·利斯科夫提出的。该原则规定，所有引用父类对象的地方，都可以顺利地使用其子类的对象代替，而不会出现程序错误或异常。换言之，若一个类的方法使用父类作为参数，那么它的子类也应该能够被传递到该方法中，而且不应该对该方法的行为产生任何影响。此外，子类还应该可以在不改变父类方法的前提下，扩展或重写父类的方法。这个原则的主要目的是确保类的扩展性和灵活性，同时降低代码的耦合度。如果不遵守LSP，就会导致代码臃肿、冗长，难以维护和扩展。 LSP有三个重要的条件：1.子类必须完全实现父类的方法。这意味着，子类不能删除任何父类的方法，也不能改变它们的行为。2.子类可以有自己的方法。子类可以拥有自己的方法，但不能改变父类的方法。3.子类可以有自己的属性。 子类可以拥有自己的属性，但它们必须与父类相同或更具体。 举个例子，如果我们有一个Animal类和一个Dog类，Dog类是Animal类的子类。Animal类有一个makeSound()方法，而Dog类扩展了该方法，它可以不仅可以发出动物的声音，还可以摇尾巴。在这种情况下，Dog类遵循了LSP。另一个例子是Shape类和Rectangle类。Shape类是一个抽象类，定义了一个计算面积的方法。Rectangle类继承自Shape类，并实现了计算矩形面积的方法。在这种情况下，Rectangle类仍然遵循了LSP，因为它扩展了Shape类的功能，没有修改原有的行为。总之，LSP需要我们在设计类时注重代码的可维护性、可扩展性和可重用性，避免重复代码和不必要的代码耦合。只有遵循LSP原则，才能更好地实现面向对象设计的目标，提高代码质量和开发效率。