关于里氏替换原则LSP

1.要点

LSP是正确设计类层次的指导原则，它检测和保证类层次的正确性，进而维护针对父类型编写的程序的正确性。(你针对父类型，进一步针对抽象类型编程，是OCP的管辖范围)

多态的本质，是不同子类替代父类变量后，可以对同一种消息，有不同的反应。

继承的本质，是子类承接了父类的接口。这是语言层面对LSP的支持。当然，程序员刻意用实现违背接口，没有人可以阻挡。

2.学习思路

因为易学，所以在《编程导论（Java）》中安排在2.1.1节。所以紧接其后，在[2.1.2 啊，我看到了多态]中才开始介绍向上造型、多态、改写(override);

所谓难精，我们

• 将继承加以分析，符合LSP的继承有实现继承、拓展继承、接口/协议继承和多继承；参考《4.2.3接口继承 Vs. 实现继承》
• 在介绍接口与实现分离时，强调什么是设计良好的接口，到[4.1.2类的接口]中，说明【p133：如果一个对象能够接受X类的接口的全部操作请求(方法调用)，则称对象具有X类型。正是因为Java的子类能够满足父类的接口(尽管可以改写)，所以子类的对象能够同时具有类层次中的多个类型】
• 直到[8.3.2断言的使用指南]中介绍正方形和长方形关系时，偷偷摸摸地说：继承关系即Is-A关系，本质上要通过接口的一致来衡量。

实现继承是符合LSP的——即使对具体父类的方法的override有千般不好，它还是符合LSP的。你可以直接使用父类方法，或override空方法。你的方法 m()可以采用改进型override(总是调用super.m()一次)。你在遇到取代型改写时，问一问自己为什么？如果自己能够说服自己，那就用吧！谁敢咬你。

扩展继承是符合LSP的——即使向上造型导致扩展的方法(子类自己定义的方法)不能够用。白马非马，是好事。既保证了系统的扩展性——如果子类不能够定义自己的新方法，那样的语言你用？同时不影响LSP。比如说，Client依赖的Man接口只有eat()，你超人就算有一万个方法，你造型为Man时你也得憋着。要用子类的方法，(SuperMan)U。多重继承A、B时，你作为A，那么B的方法都被A视为扩展。

3.正方形和长方形

很多人使用了“正方形不是一个长方形”这个例子，介绍LSP。事实上，不管你采用什么手段和技巧，我可用反证法告示你：(在例程所示的场景中)如果你能够将正方形设计成长方形的子类，那么你必然可以将圆设计成长方形的子类。

4.吐槽(考试的时候，不要随便使用网上的某些文字)

所谓难精之二，在于五花八门的解释和介绍。yqj2065曾经非常惊讶，这样的里氏替换原则，他还写了设计模式的系列博客。例如，

里氏替换原则通俗的来讲就是：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。它包含以下4层含义：
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. 子类中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（即方法的形参）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抽象方法时，方法的后置条件（即方法的返回值）要比父类更严格。

里氏替换原则，简单地讲就是：子类可以替代父类。它包含以下含义：
1. 子类可以实现继承（直接继承或改变父类原有的功能实现）、拓展继承(扩展父类的功能)、接口/协议继承和多继承。【但是从OCP或封装变化的角度，应该避免override其任何父类中已经实现的方法。】
2. 子类中不可退化继承，如鸵鸟不会飞。
3. 为了保证父类和子类的接口一致性，要注意：接口包括文档(方法的意图)和方法头。按契约设计(DesignbyContract)是一致性判断的良好手段(Java断言机制是工具)。

前置条件，通常意味着方法参数的合法性检查（而非重载的类型问题）。如show(Baby b,int age)，验证前置条件时，谁会验证出场的人是不是Baby？通常检查它不得为null；而age要大于10，小于16等都是方法文档中已经说明的前置条件，会考虑参数是否double？【子类重载父类的方法时，方法的形参要比父类方法的参数更宽松】，什么意思呢？重载和方法的形参更宽松或狭窄有什么关系？“重载”是敲错了？

子类的override 方法,返回的可以是父类方法返回类型的子类，Java语法支持。

又有人写道：“里氏代换原则是实现开闭原则的重要方式之一”。我一直说LSP是OCP的前提条件。实现方式Vs. 必要条件，我有点傻傻地分不清了。

你的Client依赖于IServer接口，符合OCP。为什么能够OCP，因为具体的Server可以替代IServer接口。如果(所有的)Server设计的烂，不能够LSP，你能不能OCP？(必要条件)

但是，我的Client依赖于IServer接口，符合OCP。如果我依赖于具体的Server就不OCP了。好在Server总能够替代IServer，这个LSP好使，所以我的Client就可以依赖于IServer接口，实现了OCP。（实现方式）好像也说得通。

总体上，这篇面向对象设计原则之里氏代换原则，还不如改为OCP之2。

（编辑：李大同）

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