设计模式2.0——软件架构设计的七大原则——里氏替换原则

里氏替换原则（Liskov Substitution Principle,LSP）是指如果对每一个类型为 T1 的对象 o1,都有类型为 T2 的对象 o2,使得以 T1 定义的所有程序 P 在所有的对象 o1 都替换成o2 时，程序 P 的行为没有发生变化，那么类型 T2 是类型 T1 的子类型。定义看上去还是比较抽象，我们重新理解一下，可以理解为一个软件实体如果适用一个父类的话，那一定是适用于其子类，所有引用父类的地方必须能透明地使用其子类的对象，子类对象能够替换父类对象，而程序逻辑不变。根据这个理解，我们总结一下：

引申含义：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。 1、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。 2、子类中可以增加自己特有的方法。 3、当子类的方法重载父类的方法时，方法的前置条件（即方法的输入/入参）要比父类方法的输入参数更宽松。 4、当子类的方法实现父类的方法时（重写/重载或实现抽象方法），方法的后置条件（即方法的输出/返回值）要比父类更严格或相等。

在前面讲开闭原则的时候埋下了一个伏笔，我们记得在获取折后时重写覆盖了父类的getPrice()方法，增加了一个获取源码的方法 getOriginPrice()，显然就违背了里氏替换原则。我们修改一下代码，不应该覆盖 getPrice()方法，增加 getDiscountPrice()方法：

public class JavaDiscountCourse extends JavaCourse {
    public JavaDiscountCourse(Integer id, String name, Double price) {
   		 super(id, name, price);
    }
    public Double getDiscountPrice(){
   		 return super.getPrice() * 0.61;
    }
}

使用里氏替换原则有以下优点： 1、约束继承泛滥，开闭原则的一种体现。 2、加强程序的健壮性，同时变更时也可以做到非常好的兼容性，提高程序的维护性、扩展性。降低需求变更时引入的风险。现在来描述一个经典的业务场景，用正方形、矩形和四边形的关系说明里氏替换原则，我们都知道正方形是一个特殊的长方形，那么就可以创建一个长方形父类 Rectangle 类：

/**
 * @author madongyu
 * @projectName design-pattern-ma
 * @description: TODO
 * @date 2019/6/1817:28
 */
public class Rectangle {
    private long height;
    private long width;

    public long getHeight() {
        return height;
    }

    public void setHeight(long height) {
        this.height = height;
    }

    public long getWidth() {
        return width;
    }

    public void setWidth(long width) {
        this.width = width;
    }
}

创建正方形 Square 类继承长方形：

/**
 * @author madongyu
 * @projectName design-pattern-ma
 * @description: TODO
 * @date 2019/6/1817:28
 */
public class Square  extends Rectangle{
    private long length;

    public long getLength() {
        return length;
    }

    public void setLength(long length) {
        this.length = length;
    }

    @Override
    public long getHeight() {
        return getLength();
    }

    @Override
    public void setHeight(long height) {
        setLength(height);
    }

    @Override
    public long getWidth() {
        return getLength();
    }

    @Override
    public void setWidth(long width) {
        setLength(width);
    }
}

/**
 * @author madongyu
 * @projectName design-pattern-ma
 * @description: TODO
 * @date 2019/6/1817:31
 */
public class Test {
    public static void resize(Rectangle rectangle){
        while (rectangle.getWidth() >= rectangle.getHeight()){
            rectangle.setHeight(rectangle.getHeight() + 1);
            System.out.println("width:"+rectangle.getWidth() + ",height:"+rectangle.getHeight());
        }
        System.out.println("resize 方法结束" +
                "\nwidth:"+rectangle.getWidth() + ",height:"+rectangle.getHeight());
    }


    public static void main(String[] args) {
        Rectangle rectangle = new Rectangle();
        rectangle.setWidth(20);
        rectangle.setHeight(10);
        resize(rectangle);
    }
}

当高比宽还大了，在长方形中是一种非常正常的情况。现在我们再来看下面的代码，把长方形 Rectangle 替换成它的子类正方形 Square，修改测试代码：

public static void main(String[] args) {
        Square square = new Square();
        square.setLength(10);
        resize(square);
    }

这时候我们运行的时候就出现了死循环，违背了里氏替换原则，将父类替换为子类后，程序运行结果没有达到预期。因此，我们的代码设计是存在一定风险的。里氏替换原则只存在父类与子类之间，约束继承泛滥。我们再来创建一个基于长方形与正方形共同的抽象四边形 Quadrangle 接口：

public interface Quadrangle {
    long getWidth();
    long getHeight();
}

修改长方形 Rectangle 类：

public class Rectangle implements Quadrangle {
private long height;
private long width;
@Override
public long getWidth() {
return width;
}
public long getHeight() {
return height;
}
public void setHeight(long height) {
this.height = height;
}
public void setWidth(long width) {
this.width = width;
}
}

修改正方形类 Square 类：

public class Square implements Quadrangle {
private long length;
public long getLength() {
return length;
}
public void setLength(long length) {
this.length = length;
}
@Override
public long getWidth() {
return length;
}
@Override
public long getHeight() {
return length;
}
}

此时，如果我们把 resize()方法的参数换成四边形 Quadrangle 类，方法内部就会报错。因为正方形 Square 已经没有了 setWidth()和 setHeight()方法了。因此，为了约束继承泛滥，resize()的方法参数只能用 Rectangle 长方形。

设计模式2.0——软件架构设计的七大原则——里氏替换原则

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