引子：
有一只小麻雀在大平原上，飞呀飞～。飞累了，看见前方一个大鸟...
小麻雀：大鸟兄你好，本鸟叫麻雀！请问您怎么称呼？大鸵鸟：原来是麻雀小弟呀！本鸟叫鸵鸟！小麻雀：鸵鸟哥耶！小弟飞的累的不行！让兄弟在您雄伟的身躯上歇歇脚么？大鸵鸟：不行！本鸟还走累了呢！那我咋办？小麻雀：你飞呗！难道我还拖着你不成？大鸵鸟：前提是我要是能飞的起来呀！小麻雀：开什么玩笑！咱们都是鸟，你飞不起来？“飞”是咋们鸟类的特征，想到飞就想到咋们鸟～。
1. 何为LSP？
- 全称：里氏替换原则（Liskov Substitution principle）
- 定义：
派生类（子类）对象能够替换其基类（超类）对象被使用^foot1 - Barbara Liskov对LSP定义是这么说的：若对每个类型
S的对象q1，都存在一个类型T的对象q2，使得在所有对T编写的程序P中，用q1替换q2后，程序P行为功能不变，则S是T的子类型。 听着有些绕，我将它画一个类图便于理解：
2. 何为L？何为S？
L:芭芭拉·利斯科夫（Barbara Liskov）因为提出这个原则的女士姓里
S:替换（Substitution）父类能被子类替换
替换如上述定义所述，子类替换父类后不会影响其行为和功能。
3. 为何要有LSP？
①首先谈谈要是违反LSP
- 来张违反LSP的类图
-
分析
-
现在我说天上飞着一只鸟。。。
-
子类麻雀替换父类：天上飞着一只麻雀。
-
子类鸵鸟替换父类：天上飞着一只鸵鸟。
-
由上因为违反了里氏替代原则，导致整个设计存在严重逻辑错误。
-
由于违反了里氏替代原则，间接的违反了OCP原则^foot2。因为明显可以看出飞翔对于鸵鸟因该是封闭的。
②再来看一些代码（LSP的违反导致OCP的违反）
- 代码如下
有三个类：鸟、鸵鸟、麻雀。鸵鸟和麻雀都有要去北京的方法
/**
* 鸟
*/
class Bird{
public static final int IS_OSTRICH = 1;//是鸵鸟
public static final int IS_SPARROW = 2;//是麻雀
public int isType;
public Bird(int isType) {
this.isType = isType;
}
}
/**
* 鸵鸟
*/
class Ostrich extends Bird{
public Ostrich() {
super(Bird.IS_OSTRICH);
}
public void toBeiJing(){
System.out.print("跑着去北京！");
}
}
/**
* 麻雀
*/
class Sparrow extends Bird{
public Sparrow() {
super(Bird.IS_SPARROW);
}
public void toBeiJing(){
System.out.print("飞着去北京！");
}
}
现在有一个方法birdLetGo，统一处理去北京的行为
public void birdLetGo(Bird bird) {
if (bird.isType == Bird.IS_OSTRICH) {
Ostrich ostrich = (Ostrich) bird;
ostrich.toBeiJing();
} else if (bird.isType == Bird.IS_SPARROW) {
Sparrow sparrow = (Sparrow) bird;
sparrow.toBeiJing();
}
}
- 分析 大家可以看出，birdLetGo方法明显的违反了开闭原则^foot2，它必须要知道所有Bird的子类。并且每次创建一个Bird子类就得修改它一次。
③结论
由上面的分析可以大致的了解了遵守LSP的重要性了吧！
- 如果不遵守，导致逻辑设计缺陷
- 如果不遵守，导致同时违反开闭原则
- 单个模型，孤立时并不具有设计意义。当多个模型出现时，抽象提取共同特征作为父类（基类），使之任何子类能替代于父类
- 如果试图预测所有假设，我们所得到的结果可能会充满很多不必要的复杂性。通常最好的办法是只预测那些最明显的LSP的违反状态，直到设计开始出现脆弱的状态，才去处理它们。[^foot3]
4. 基于契约设计能支持LSP？
- 什么是契约设计？
- 通过为每个方法声明的前置条件和后置条件[^foot4]来指定的。要是使一个方法得以执行，前置条件必须要为真。执行完毕后，该方法要保证后置条件为真。
- 一个例子
几个继承关系的类
//动物
public class Animal {
private String food;
public Animal(String food) {
this.food = food;
}
public String getFood() {
return food;
}
}
//鸟
class Bird extends Animal{
public Bird(String food) {
super(food);
}
}
//鸵鸟
class Ostrich extends Bird{
public Ostrich() {
super("草");
}
}
//麻雀
class Sparrow extends Bird{
public Sparrow() {
super("虫子");
}
}
在动物园对象中调用吃的方法
class Zoo {
/**
* 吃早餐
*/
public String eatBreakfast(Animal animal) {
return animal.getFood();
}
}
分析
- 这里的满足前置条件就是调用方需满足能接受String这个食物类型
- 满足后置条件可以看做是参数和返回类型
- 前置条件不能更强，只能更弱，比如可以这样调用：
Object food = new Zoo().eatBreakfast(new Animal("肉"));
- 后置条件可以更强，比如可以这样写：
String food = new Zoo().eatBreakfast(new Ostrich());
- 这样我们就可以说是前置条件和后置条件就都得以满足
5. 结论总结[^foot3]
-
如果LSP有效运用，程序会具有更多的可维护性、可重用性和健壮性
-
LSP是使OCP成为可能的主要原则之一
-
正是因为子类的可替换性，才使得父类模块无须修改的情况就得以扩展
6. 参考文章
[^foot3]: 敏捷软件开发 第10章 里氏替换原则(LSP) [^foot4]: 前置条件和后置条件是什么？
