什么是里氏替换原则

  

这期内容当中小编将会给大家带来有关什么是里氏替换原则,文章内容丰富且以专业的角度为大家分析和叙述,阅读完这篇文章希望大家可以有所收获。

里氏替换原则是面向对象设计的基本原则之一,主张使用“抽象(Abstraction)”和“多态(Polymorphism)”将设计中的静态结构改为动态结构,维持设计的封闭性。“抽象”是语言提供的功能,“多态”由继承语义实现。

里氏替换原则(Liskov Substitution Principle,LSP)由麻省理工学院计算机科学实验室的里斯科夫(Liskov)女士在 1987 年的“面向对象技术的高峰会议”(OOPSLA)上发表的一篇文章《数据抽象和层次》(Data Abstraction and Hierarchy)里提出来的,她提出:继承必须确保超类所拥有的性质在子类中仍然成立(Inheritance should ensure that any property proved about supertype objects also holds for subtype objects)。

里氏替换原则主要阐述了有关继承的一些原则,也就是什么时候应该使用继承,什么时候不应该使用继承,以及其中蕴含的原理。里氏替换原是继承复用的基础,它反映了基类与子类之间的关系,是对开闭原则的补充,是对实现抽象化的具体步骤的规范。

里氏替换原则的作用

里氏替换原则的主要作用如下。

1、里氏替换原则是实现开闭原则的重要方式之一。

2、它克服了继承中重写父类造成的可复用性变差的缺点。

3、它是动作正确性的保证。即类的扩展不会给已有的系统引入新的错误,降低了代码出错的可能性。

里氏替换原则的实现方法

里氏替换原则通俗来讲就是:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。也就是说:子类继承父类时,除添加新的方法完成新增功能外,尽量不要重写父类的方法。

如果通过重写父类的方法来完成新的功能,这样写起来虽然简单,但是整个继承体系的可复用性会比较差,特别是运用多态比较频繁时,程序运行出错的概率会非常大。

如果程序违背了里氏替换原则,则继承类的对象在基类出现的地方会出现运行错误。这时其修正方法是:取消原来的继承关系,重新设计它们之间的关系。

关于里氏替换原则的例子,最有名的是“正方形不是长方形”。当然,生活中也有很多类似的例子,例如,企鹅、鸵鸟和几维鸟从生物学的角度来划分,它们属于鸟类;但从类的继承关系来看,由于它们不能继承“鸟”会飞的功能,所以它们不能定义成“鸟”的子类。同样,由于“气球鱼”不会游泳,所以不能定义成“鱼”的子类;“玩具炮”炸不了敌人,所以不能定义成“炮”的子类等。

下面以“几维鸟不是鸟”为例来说明里氏替换原则。

【例2】里氏替换原则在“几维鸟不是鸟”实例中的应用。

分析:鸟一般都会飞行,如燕子的飞行速度大概是每小时 120 千米。但是新西兰的几维鸟由于翅膀退化无法飞行。假如要设计一个实例,计算这两种鸟飞行 300 千米要花费的时间。显然,拿燕子来测试这段代码,结果正确,能计算出所需要的时间;但拿几维鸟来测试,结果会发生“除零异常”或是“无穷大”,明显不符合预期,其类图如图 1 所示。

什么是里氏替换原则

程序代码如下:

package principle;
  公开课LSPtest
  {
  公共静态void main (String [] args)
  {
  鸟bird1=new吞下();
  鸟bird2=new BrownKiwi ();
  bird1.setSpeed (120);
  bird2.setSpeed (120);
  System.out.println(“如果飞行300公里:“);
  试一试
  {
  System.out.println(“燕子将飞行“+ bird1.getFlyTime(300) +“小时!”);
  System.out.println(“几维鸟将飞行“+ bird2.getFlyTime(300) +“小时!”);
  }
  捕获(异常犯错)
  {
  System.out.println(“发生错误了!“);
  }
  }
  }//鸟类
  类鸟
  {
  双flySpeed;
  公共空间setSpeed(双速)
  {
  flySpeed=速度;
  }
  公共双getFlyTime(双距离)
  {
  返回(距离/flySpeed);
  }
  }//燕子类
  类吞下延伸鸟{}//几维鸟类
  类BrownKiwi延伸鸟
  {
  公共空间setSpeed(双速)
  {
  flySpeed=0;
  }
  }

程序的运行结果如下:

如果飞行300公里:   小燕子将飞行2.5时。   几维鸟将飞行无穷小时。

什么是里氏替换原则