2.里氏替换原则（Liskov Substitution Principle）

2023-12-11 19:40:28

1.定义

里氏替换原则的定义有两种，据说是由麻省理工的一位姓里的女士所提出，因此以其名进行命名。

定义1：如果对一个类型为T1的对象o1，都有类型为T2的对象o2，使得以T1所定义的程序P中在o1全都替换成o2时，程序的行为不发生任何变化，那么T2为T1的子类。
定义2:所有引用父类的地方都必须能够透明地使用其子类对象。

2.定义解读

其实两个定义所表达的意思都相同，就是在所有父类出现的地方，子类都可以出现，并且将父类对象替换为子类对象的时候，程序不会抛出任何异常或者错误，因此我们需要注意的是，尽量不要重载或者重写父类的方法(抽象方法除外)，因为这样可能会改变父类原有的行为。

3.优点

代码共享，减少创建类的工作量，每个子类都拥有父类的所有属性和方法；
提高代码的可重用性；
提高代码的可扩张性；
提高产品或项目的开放性。

4.缺点

继承是入侵性的，拥有父类的属性和方法；
降低代码的灵活性，必须拥有父类的属性和方法；
增强耦合性，父类属性或方法改变，需要考虑子类。

5.问题提出

有一功能P1，由类A完成。现需要将功能P1进行扩展，扩展后的功能为P，其中P由原有功能P1与新功能P2组成。功能P由类A的子类B来完成，则子类B在完成新功能P2的同时，有可能会导致原有功能P1发生故障。

6.解决方案

当使用继承时，遵循里氏替换原则。类B继承类A时，除添加新的方法完成新增功能P2外，尽量不要重写父类A的方法，也尽量不要重载父类A的方法。

继承包含这样一层含义：父类中凡是已经实现好的方法（相对于抽象方法而言），实际上是在设定一系列的规范和契约，虽然它不强制要求所有的子类必须遵从这些契约，但是如果子类对这些非抽象方法任意修改，就会对整个继承体系造成破坏。而里氏替换原则就是表达了这一层含义。

继承作为面向对象三大特性之一，在给程序设计带来巨大便利的同时，也带来了弊端。比如使用继承会给程序带来侵入性，程序的可移植性降低，增加了对象间的耦合性，如果一个类被其他的类所继承，则当这个类需要修改时，必须考虑到所有的子类，并且父类修改后，所有涉及到子类的功能都有可能会产生故障。

7.示例

还是继续我们上面的场景：这里，我们将Employee类作为父类，它里面有一个计算工资的方法calculateSalary，代码如下所示：

class Employee

{

    func calculateSalary(name: String){ }

}

//总监

class Director: Employee

{

    override func calculateSalary(name: String)

    {

        print("\(name)总监的工资是10000");

    }

}

//经理

class Manager: Employee

{

    override func calculateSalary(name: String)

    {

        print("\(name)经理的工资是1000");

    }

}

//普通员工

class Staff: Employee

{

    override func calculateSalary(name: String)

    {

        print("\(name)员工的工资是100");

    }

}

//调用

let director: Employee = Director();

director.calculateSalary("张三");  //打印：张三总监的工资是10000

let manager: Employee = Manager();

manager.calculateSalary("李四");  //打印：李四经理的工资是1000

let staff: Employee = Staff();

staff.calculateSalary("王五");  //打印：王五员工的工资是100

从上面的结果我们可以看到，由于重写了父类Employee的calculateSalary方法，造成计算薪资的方法都是调用子类Director重写后的方法。如果应用场景是要求公司的薪资都是统一的，那么调用Director类重写的方法就是不正确的。如果非要重写父类里面的方法，比较通用的做法是：原来的父类和子类都继承一个更通用的基类，原有的继承关系去掉，采用依赖、聚合、组合等关系代替。

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2层含义：

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；
子类中可以增加自己特有的方法。

在项目中所有使用子类的地方都可用父类替换，但在调用方法的时候，即呈现面向对象编程的多态性。里氏替换原则，是非常重要的原则，也是相对较难的原则。

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