Java設計模式之里氏替換原則精解
1.什么是里氏替換原則?
我們都知道,在面向對象編程中有三大特性(封裝、繼承、多態(tài)),在這里我們來說 繼承 這個東西。
繼承包含這樣一層含義:父類中凡是已經實現(xiàn)好的方法,實際上是在設定規(guī)范和契約,雖然它不強制要求所有的子類必須遵循這些契約,但是如果子類對這些已經實現(xiàn)的方法任意修改,就會對整個繼承體系造成破壞。
也就是說:繼承在給程序設計帶來便利的同時,也帶來了弊端。比如使用繼承會給程序帶來侵入性,程序的可移植性降低,增加對象間的耦合性,如果一個類被其他的類所繼承,則當這個類需要修改時,必須考慮到所有的子類,并且父類修改后,所有涉及到子類的功能都有可能產生故障。
問題提出:在編程中,如何正確的使用繼承? => 里氏替換原則 ??????
- 里氏替換原則(Liskov Substitution Principle)在1988年,由麻省理工學院的以為姓里的女士提出的。
- 如果對每個類型為Tl的對象o1,都有類型為T2的對象o2,使得以Tl定義的所有程序Р在所有的對象o1都代換成o2時,程序Р的行為沒有發(fā)生變化,那么類型T2是類型TI的子類型。換句話說,所有引用基類的地方必須能透明地使用其子類的對象。
- 在使用繼承時,遵循里氏替換原則,在子類中盡量不要重寫父類的方法。
- 里氏替換原則告訴我們,繼承實際上讓兩個類耦合性增強了,在適當?shù)那闆r下,可以通過聚合,組合,依賴來解決問題。
2.代碼案例
package com.szh.principle.liskov; /** * */ // A類 class A { // 返回兩個數(shù)的差 public int func1(int num1, int num2) { return num1 - num2; } } // B類繼承了A // 增加了一個新功能:完成兩個數(shù)相加,然后和9求和 class B extends A { //這里,重寫了A類的方法, 可能是無意識 public int func1(int a, int b) { return a + b; } public int func2(int a, int b) { return func1(a, b) + 9; } } public class Liskov { public static void main(String[] args) { A a = new A(); System.out.println("11-3=" + a.func1(11, 3)); System.out.println("1-8=" + a.func1(1, 8)); System.out.println("-----------------------"); B b = new B(); System.out.println("11-3=" + b.func1(11, 3)); //這里本意是求出11-3 System.out.println("1-8=" + b.func1(1, 8)); //這里本意是求出1-8 System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3)); } }
從代碼運行結果中看到,有兩行出了問題,這是因為B繼承A之后,并且重寫了func1方法,那么此時就不會再去執(zhí)行A類的func1方法了,而是執(zhí)行B自己的func1方法,而B中func1方法的邏輯是對兩個數(shù)求和,所以這里你以為的就不再是你以為的了。
3.改進代碼
我們發(fā)現(xiàn)原來運行正常的相減功能發(fā)生了錯誤。原因就是類B無意中重寫了父類的方法,造成原有功能出現(xiàn)錯誤。在實際編程中,我們常常會通過重寫父類的方法完成新的功能,這樣寫起來雖然簡單,但整個繼承體系的復用性會比較差。特別是運行多態(tài)比較頻繁的時候。
通用的做法是: 原來的父類和子類都繼承一個更通俗的基類,原有的繼承關系去掉,采用依賴,聚合,組合等關系代替。
package com.szh.principle.liskov.improve; /** * */ //創(chuàng)建一個更加基礎的基類 class Base { //把更加基礎的方法和成員寫到Base類 } // A類 class A extends Base { // 返回兩個數(shù)的差 public int func1(int num1, int num2) { return num1 - num2; } } // B類繼承了A // 增加了一個新功能:完成兩個數(shù)相加,然后和9求和 class B extends Base { //如果B需要使用A類的方法,使用組合關系 private A a = new A(); //這里,重寫了A類的方法, 可能是無意識 public int func1(int a, int b) { return a + b; } public int func2(int a, int b) { return func1(a, b) + 9; } //我們仍然想使用A的方法 public int func3(int a, int b) { return this.a.func1(a, b); } } public class Liskov { public static void main(String[] args) { A a = new A(); System.out.println("11-3=" + a.func1(11, 3)); System.out.println("1-8=" + a.func1(1, 8)); System.out.println("-----------------------"); B b = new B(); //因為B類不再繼承A類,因此調用者不會再認為func1方法是求減法 //調用完成的功能就會很明確 System.out.println("11+3=" + b.func1(11, 3));//這里本意是求出11+3 System.out.println("1+8=" + b.func1(1, 8));//這里本意是求出1+8 System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3)); //使用組合仍然可以使用到A類相關方法 System.out.println("11-3=" + b.func3(11, 3));// 這里本意是求出11-3 } }
此時我們創(chuàng)建一個更基礎的Base類,讓A和B都繼承這個類,如果還想像之前那樣在B中使用A,那么就采用 組合 來解決,即在B類中聲明一個 私有的A類成員變量就可以了。
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