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设计原则 - 里氏替换原则 里氏替换原则 多态

haoteby 2024-12-22 18:19 1 浏览

里氏替换原则(Liskov Substitution Principle,LSP)是面向对象编程中的一个设计原则,它指导我们在使用继承时应该遵循的一些规则,以保证程序的正确性和可靠性。

具体来说,里氏替换原则要求,在使用基类(父类)的地方,应该能够透明地使用其子类,而不会影响程序的正确性和可靠性。换句话说,子类对象应该能够替换掉基类对象,而不会影响程序的行为和结果。

实现里氏替换原则的关键是遵循一些规则。下面列举一些常见的规则:

  1. 子类必须完全实现父类的方法。即子类不能删减父类的方法,也不能改变父类方法的返回类型和参数类型。
  2. 子类中可以有自己的方法,但是不能覆盖(override)父类的方法。
  3. 子类的方法可以扩展(增加新的功能),但是不能改变原有的功能。这意味着,子类的方法应该能够接受父类方法能够接受的所有参数,并且保证返回值的类型和范围与父类方法相同或更为宽泛。
  4. 子类的前置条件(输入参数)应该比父类更为宽松。这意味着,子类的方法中可以接受更多类型的参数,或者允许某些参数为null。

里氏替换原则是一个非常重要的设计原则,它可以帮助我们构建更加灵活、可扩展、可维护的软件系统,并且提高程序的正确性和可靠性。

子类必须完全实现父类的方法

假设我们有一个Animal类和一个Dog类,Dog类继承自Animal类,并重写了父类的eat()方法:

public class Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("Animal is eating...");
    }
}

public class Dog extends Animal {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("Dog is eating...");
    }
}

这样,我们可以创建一个Animal对象或一个Dog对象,并调用它们的eat()方法:

Animal animal = new Animal();
Dog dog = new Dog();

animal.eat();  // 输出:Animal is eating...
dog.eat();     // 输出:Dog is eating...

这个例子中,子类没有删减父类的方法,也没有改变父类方法的返回类型和参数类型。

子类中可以有自己的方法,但是不能覆盖(override)父类的方法

假设我们在Dog类中增加一个新的方法bark():

public class Dog extends Animal {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("Dog is eating...");
    }

    public void bark() {
        System.out.println("Dog is barking...");
    }
}

这样,我们可以通过Dog对象来调用bark()方法:

Dog dog = new Dog();
dog.bark();  // 输出:Dog is barking...

但是,不能通过重写的方式覆盖父类的eat()方法,因为这会违反里氏替换原则。

子类的方法可以扩展(增加新的功能),但是不能改变原有的功能

假设我们在Dog类中增加一个新的方法run(),用于增加狗狗奔跑的功能:

public class Dog extends Animal {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("Dog is eating...");
    }

    public void bark() {
        System.out.println("Dog is barking...");
    }

    public void run() {
        System.out.println("Dog is running...");
    }
}

这样,我们可以通过Dog对象来调用run()方法:

Dog dog = new Dog();
dog.run();  // 输出:Dog is running...

可以看到,这个方法扩展了Dog类的功能,但是没有改变原有的功能。

子类的前置条件(输入参数)应该比父类更为宽松

假设我们有一个父类Shape和一个子类Rectangle,其中父类有一个calculateArea()方法,子类重写了这个方法并添加了一个新的参数:

public class Shape {
    public double calculateArea(double width, double height) {
        return width * height;
    }
}

public class Rectangle extends Shape {
    public double calculateArea(Double width, Double height) {
        width = width == null ? 0 : width; // 允许空值
        height = height == null ? 0 : height;
        return width * height;
    }
}

Rectangle中的calculateArea接收更加宽松的类型。

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