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六楼实验室

重读设计模式 – 里氏替换原则

一、总览

LSP: Liskov Substitution Principle.
Functions that use pointers or references to base classes must be able to use objects of derived classes without knowing it.
基本思想:在任意父类出现的地方,都可以直接使用子类来代替。

例:Father 类有方法 f1。为了拓展,实现了 Son 类,在 Son 类中添加方法 f2。那么 Son 应该尽量达到:即使覆写 f1 方法,覆写后的 f1 方法应该和 Father 类的 f1 的预期行为是一致的。这样的话,以前所有调用 Father 类 f1 方法的地方,都可以替换为对 Son 类 f1 方法的调用,而不会出现不一样的结果。

二、举例说明

1、 例:有一个手机类,描述手机有打电话、发短信、看时间功能,用一个类描述这件事。

class Phone {
    public void call(String number) {
        System.out.println("拨打电话:" + number);
    }

    public void sendSms(String number, String text) {
        System.out.println("发送短信给:" + number + ",内容:" + text);
    }

    public void showTime() {
        System.out.println(new Date());
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args){
        Phone phone = new Phone();
        phone.call("1XXXXXXX");
        phone.sendSms("2XXXXXXX", "Hello sixlab.");
        phone.showTime();
    }
}

2、 现在有了智能手机,不仅能打电话,发短信、看时间,还能玩游戏。

class SmartPhone extends Phone {
    public void call(String number) {
        System.out.println("拨打电话:" + number);
    }

    public void showTime() {
        System.out.println(LocalDateTime.now());
    }

    public void playGame(String gameName) {
        System.out.println("玩游戏:" + gameName);
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args){
        Phone phone = new Phone();
        phone.call("1XXXXXXX");      // 此方法的调用 Phone 类可以替换为 SmartPhone 类,因为虽然覆写,但行为是一致的
        phone.sendSms("2XXXXXXX", "Hello sixlab.");  // 此方法的调用 Phone 类也可以替换为 SmartPhone 类,因为没有覆写,行为一致
        phone.showTime();      // 此方法的调用 Phone 类不能替换为 SmartPhone 类,因为覆写后修改了行为,行为不一致

        SmartPhone phone1 = new SmartPhone();
        phone1.call("1XXXXXXX");
        phone1.sendSms("2XXXXXXX", "Hello sixlab.");
        phone1.showTime();
        phone1.playGame("羞羞的游戏");
    }
}

在此例中,如果不考虑showTime方法,那么是符合里氏替换原则的,但是因为SmartPhone类修改了showTime方法的行为,导致与Phone类的此方法行为不一致,所以不符合里氏替换原则。

三、总结

  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。
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