6大设计原则（2）：里氏替换原则

里氏替换原则：LSP

定义：

如果对于每一个类型为S的对象o1，都有类型为T的对象o2，使得以T定义的所有程序P在所有的对象o1都换为o2时，程序的行为没有发生变化，那么S是T的子类型。

在继承的时候，父类出现的地方子类就可以出现，子类可替代父类，因为子类中有父类的方法，然而父类却不可以替代子类，因为子类中可能有父类没有的方法。这就是所谓的向下转型是不安全的。

使用继承有很多优点,可以提高代码的重用性，提高可扩展性、开放性，但是不可否认，继承也是有缺点的：

1.继承是侵入性的，只要继承，就必须拥有父类的所有属性和方法；

2.降低代码的灵活性

3.增强了耦合性。

解决方案就是里氏替换原则。

4个含义：

1.子类必须完全实现父类的方法

2.子类可以有自己的方法

3.覆盖或实现父类的方法时，输入参数可以被放大

4.覆写或实现父类的方法时，输出结果可以被缩小

前两个含义比较好理解，这里就不再赘述，主要说一下3和4。

先说第3个，覆盖或实现父类的方法时，输入参数可以被放大。

先看一个例子：

class Father {
	public Collection dosomething(HashMap map) {
		System.out.println("父类被执行--->");
		return map.values();
	}
}

class Son extends Father {
	public Collection dosomething(Map map) {
		System.out.println("子类被执行--->");
		return map.values();
	}
}

public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		// 父类存在的地方就可以替换为子类
		Father f = new Father();
		HashMap map = new HashMap();
		f.dosomething(map);
	}
}

代码运行结果是：

父类被执行--->

根据里氏替换原则，将父类改为子类：

public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		// 父类存在的地方就可以替换为子类
		// Father f = new Father();
		Son f = new Son();
		HashMap map = new HashMap();
		f.dosomething(map);
	}
}

然而输出结果还是父类被执行。。。

父类方法的参数是HashMap，而子类方法的参数是Map，也就是说子类的参数类型范围大，子类代替父类传递到调用者中，子类的方法永远不会被执行。如果想要执行子类中的方法的话就需要覆写父类中的方法，覆写就是父类中的方法一模一样的出现在子类中。

class Father {
	public Collection dosomething(HashMap map) {
		System.out.println("父类被执行--->");
		return map.values();
	}
}

class Son extends Father {
	// public void dosomething(Map map) {
	// System.out.println("子类被执行--->");
	// }
	@Override
	public Collection dosomething(HashMap map) {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("子类被执行--->");
		return map.values();
	}
}

public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		// 父类存在的地方就可以替换为子类
		// Father f = new Father();
		Son f = new Son();
		HashMap map = new HashMap();
		f.dosomething(map);
	}
}

这是正常的。

如果父类参数的参数类型范围大于子类输入参数类型的话，会出现什么问题呢？会出现父类存在的地方，子类就未必可以存在，因为一旦把子类作为参数传入，调用者就很可能进入子类的方法范畴。

修改一下上面的代码，扩大父类参数范围，缩小子类参数范围。

class Father {
	public Collection dosomething(Map map) {
		System.out.println("父类被执行--->");
		return map.values();
	}
}

class Son extends Father {
	public Collection dosomething(HashMap map) {
		System.out.println("子类被执行--->");
		return map.values();
	}

}

public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		// 父类存在的地方就可以替换为子类
		Father f = new Father();
		Son f1 = new Son();
		HashMap map = new HashMap();
		f.dosomething(map);
		f1.dosomething(map);
	}
}

f执行父类的方法，f1执行子类的方法。

这就不正常了

子类在没有覆写父类方法的情况下，子类方法被执行了。所以，子类中方法的参数范围（前置条件）必须与父类的参数范围（前置条件）相同或者更加宽松。

再来说一下第4个含义，覆写或实现父类的方法时，输出结果可以被缩小。

什么意思呢？父类方法的返回值是类型T，子类相同方法（重载或覆写）的返回值是S，那么里氏替换原则就要求S必须小于等于T。也就是说，要么S和T类型相同，要么S是T的子类。

对于覆写而言，父类和子类中的方法时一模一样的，所以返回类型也应当是一样的。

对于重载，也就是第3个含义所讲到的，子类的输入参数宽于或等于父类的参数，也就是说这个方法时不会被调用的。

（编辑：李大同）

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