里氏替换原则定义:所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。
简单来说,一个软件实体如果使用的是一个父类的话,那么一定适用于其子类,只要父类能够出现的地方子类就可以出现,而且将父类替换为子类程序不会产生错误或异常,而且我们有可能察觉不出父类和子类对象的区别;
相反的,如果一个软件实体如果使用的是一个子类的话,那么它未必适用于其父类。
问题由来: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。新功能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。
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。
理氏替换原则为继承定义了一个良好的规范, 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。
举例说明继承的风险,我们需要完成一个两数相减的功能,由类Parent来负责。
public class Father{
/**
* 减法
* @param a
* @param b
* @return
*/
public int subtraction(int a, int b){
return a-b;
}
}
public static void main(String[] args) {
Father father = new Father();
System.out.println("100-50="+father .subtraction(100, 50));
System.out.println("100-80="+father .subtraction(100, 80));
}
运行结果:
100-50=50 100-80=20
后来,我们需要增加一个新的功能:完成两数相加,然后再与100求和,由类Sun来负责。即类Sun需要完成两个功能:
两数相减。 两数相加,然后再加100。 由于类Father已经实现了第一个功能,所以类Sun继承类Father后,只需要再完成第二个功能就可以了,代码如下:
public class Sun extends Father {
/**
* 重写后的减法
* @param a
* @param b
* @return
*/
@Override
public int subtraction(int a, int b) {
return a+b;
}
/**
* 加法
* @param a
* @param b
* @return
*/
public int addition(int a, int b){
//重写后subtraction(a,b)改为a+b
return subtraction(a,b)+100;
}
}
public static void main(String[] args) {
Sun sun = new Sun();
System.out.println("100-50="+sun.subtraction(100, 50));
System.out.println("100-80="+sun.subtraction(100, 80));
System.out.println("100+20+100="+sun.addition(100, 20));
}
类B完成后,运行结果:
100-50=150 100-80=180 100+20+100=220
我们发现原本运行正常的相减功能发生了错误。原因就是类Sun在给方法起名时无意中重写了父类的方法,造成所有运行相减功能的代码全部调用了类Sun重写后的方法,造成原本运行正常的功能出现了错误。在本例中,引用基类Father完成的功能,换成子类Sun之后,发生了异常。在实际编程中,我们常常会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,程序运行出错的几率非常大。如果非要重写父类的方法,比较通用的做法是:原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类,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4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。 当子类的方法重载父类的方法时,方法的前置条件(即方法的形参)要比父类方法的输入参数更宽松。 当子类的方法实现父类的抽象方法时,方法的后置条件(即方法的返回值)要比父类更严格。 看上去很不可思议,因为我们会发现在自己编程中常常会违反里氏替换原则,程序照样跑的好好的。所以大家都会产生这样的疑问,假如我非要不遵循里氏替换原则会有什么后果?
后果就是:你写的代码出问题的几率将会大大增加。
这里引用一篇在unity里面的设计模式写的比较详细的博客 里面记载了好几种常用的设计模式 一个优秀的Unity3d开发者必备的几种设计模式