里氏代換原則(Liskov Substitution Principle LSP)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的基本原則之一。
里氏代換原則中說(shuō)，任何基類(lèi)可以出現(xiàn)的地方，子類(lèi)一定可以出現(xiàn)。 LSP是繼承復(fù)用的基石，只有當(dāng)衍生類(lèi)可以替換掉基類(lèi)，軟件單位的功能不受到影響時(shí)，基類(lèi)才能真正被復(fù)用，而衍生類(lèi)也能夠在基類(lèi)的基礎(chǔ)上增加新的行為。
里氏代換原則是對(duì)“開(kāi)-閉”原則的補(bǔ)充。實(shí)現(xiàn)“開(kāi)-閉”原則的關(guān)鍵步驟就是抽象化。而基類(lèi)與子類(lèi)的繼承關(guān)系就是抽象化的具體實(shí)現(xiàn)，所以里氏代換原則是對(duì)實(shí)現(xiàn)抽象化的具體步驟的規(guī)范。
一般而言，違反里氏代換原則的，也違背“開(kāi)-閉”原則，反過(guò)來(lái)不一定成立。
LSP講的是基類(lèi)和子類(lèi)的關(guān)系。只有當(dāng)這種關(guān)系存在時(shí)，里氏代換關(guān)系才存在。如果兩個(gè)具體的類(lèi)A，B之間的關(guān)系違反了LSP的設(shè)計(jì)，(假設(shè)是從B到A的繼承關(guān)系)那么根據(jù)具體的情況可以在下面的兩種重構(gòu)方案中選擇一種。
-----創(chuàng)建一個(gè)新的抽象類(lèi)C，作為兩個(gè)具體類(lèi)的超類(lèi)，將A，B的共同行為移動(dòng)到C中來(lái)解決問(wèn)題。
-----從B到A的繼承關(guān)系改為委派關(guān)系。
為了說(shuō)明，我們先用第一種方法來(lái)看一個(gè)例子，第二種辦法在另外一個(gè)原則中說(shuō)明。我們就看那個(gè)著名的長(zhǎng)方形和正方形的例子。對(duì)于長(zhǎng)方形的類(lèi)，如果它的長(zhǎng)寬相等，那么它就是一個(gè)正方形，因此，長(zhǎng)方形類(lèi)的對(duì)象中有一些正方形的對(duì)象。對(duì)于一個(gè)正方形的類(lèi)，它的方法有個(gè)setSide和getSide，它不是長(zhǎng)方形的子類(lèi)，和長(zhǎng)方形也不會(huì)符合LSP。
eg:
長(zhǎng)方形類(lèi)：
public class Rectangle{
...
setWidth(int width){
this.width=width;
}
setHeight(int height){
this.height=height
}
}
正方形類(lèi)：
public class Square{
...
setWidth(int width){
this.width=width;
this. height=width;
}
setHeight(int height){
this.setWidth(height);
}
}
例子中改變邊長(zhǎng)的函數(shù)：
public void resize(Rectangle r){
while(r.getHeight()<r.getWidth){
r.setHeight(r.getWidth+1);
}
}
那么，如果讓正方形當(dāng)做是長(zhǎng)方形的子類(lèi)，會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？我們讓正方形從長(zhǎng)方形繼承，然后在它的內(nèi)部設(shè)置width等于height，這樣，只要width或者height被賦值，那么width和height會(huì)被同時(shí)賦值，這樣就保證了正方形類(lèi)中，width和height總是相等的.現(xiàn)在我們假設(shè)有個(gè)客戶(hù)類(lèi)，其中有個(gè)方法，規(guī)則是這樣的，測(cè)試傳入的長(zhǎng)方形的寬度是否大于高度，如果滿足就停止下來(lái)，否則就增加寬度的值。現(xiàn)在我們來(lái)看，如果傳入的是基類(lèi)長(zhǎng)方形，這個(gè)運(yùn)行的很好。根據(jù)LSP，我們把基類(lèi)替換成它的子類(lèi)，結(jié)果應(yīng)該也是一樣的，但是因?yàn)檎叫晤?lèi)的width和height會(huì)同時(shí)賦值，這個(gè)方法沒(méi)有結(jié)束的時(shí)候，條件總是不滿足，也就是說(shuō)，替換成子類(lèi)后，程序的行為發(fā)生了變化，它不滿足LSP。
那么我們用第一種方案進(jìn)行重構(gòu)，我們構(gòu)造一個(gè)抽象的四邊形類(lèi)，把長(zhǎng)方形和正方形共同的行為放到這個(gè)四邊形類(lèi)里面，讓長(zhǎng)方形和正方形都是它的子類(lèi)，問(wèn)題就OK了。對(duì)于長(zhǎng)方形和正方形，取width和height是它們共同的行為，但是給width和height賦值，兩者行為不同，因此，這個(gè)抽象的四邊形的類(lèi)只有取值方法，沒(méi)有賦值方法。上面的例子中那個(gè)方法只會(huì)適用于不同的子類(lèi)，LSP也就不會(huì)被破壞。
在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們盡量從抽象類(lèi)繼承，而不是從具體類(lèi)繼承。如果從繼承等級(jí)樹(shù)來(lái)看，所有葉子節(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是具體類(lèi)，而所有的樹(shù)枝節(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是抽象類(lèi)或者接口。當(dāng)然這個(gè)只是一個(gè)一般性的指導(dǎo)原則，使用的時(shí)候還要具體情況具體分析。