设计模式（六）之里氏替换原则

这是我参与8月更文挑战的第6天，活动详情查看：8月更文挑战

里氏替换原则，为继承定义规范。

里氏替换原则有如下特点：

代码共享，减少创建类的工作量

提高代码的重用性

提高代码的可扩展性

提高产品代码的开放性

继承侵入性只要继承，必须拥有父类的内容

降低代码的灵活性，子类必须拥有父类的属性和方法

增强耦合性。

里氏替换原则：

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。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。

举个例子：

我这里有一个长方形类，一个正方形类，正方形是一个特殊的长方形。那么正方形类继承自长方形类：

代码如下所示：

Program.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
  
namespace Displace
{
    /// <summary>
    /// 高层模块：调用长方形及正方形类
    /// </summary>
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Rectangle rectangle = new Rectangle();
            rectangle.SetHeight(10);
            rectangle.SetWidth(20);
            Console.WriteLine(rectangle.GetHeight());
            Console.WriteLine(rectangle.GetWidth());
  
            Console.WriteLine("------------  我是分割线  -------------");
  
            Square square = new Square();
            square.SetHeight(10);
            square.SetWidth(20);
            Console.WriteLine(square.GetHeight());
            Console.WriteLine(square.GetWidth());
  
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

长方形类：Rectangle.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
  
namespace Displace
{
    /// <summary>
    /// 长方形类
    /// </summary>
    public class Rectangle
    {
        public double height;
        public double width;
  
        public void SetHeight(double height)
        {
            this.height = height;
        }
  
        public double GetHeight()
        {
            return height;
        }
  
        public void SetWidth(double width)
        {
            this.width = width;
        }
  
        public double GetWidth()
        {
            return width;
        }
    }
}

正方形类：Square.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
  
namespace Displace
{
    /// <summary>
    /// 正方形类
    /// </summary>
    public class Square: Rectangle
    {
        public void SetHeight(double height)
        {
            this.height = height;
            this.width = height;
        }
  
        public double GetHeight()
        {
            return height;
        }
  
        public void SetWidth(double width)
        {
            this.height = width;
            this.width = width;
        }
  
        public double GetWidth()
        {
            return width;
        }
  
        /// <summary>
        /// 求面积
        /// </summary>
        public double GetArea()
        {
            return width * height;
        }
    }
}

输出结果如下图所示：在这里插入图片描述

输出的结果明显是不对的，我调用父类与子类的统一方法输出的结果应该是一致的。所以上面的栗子不符合里氏替换原则。

里氏替换原则：只要有父类出现的地方，都可以用子类来替代，而且不会出现任何错误和异常。但是反过来则不行，有子类出现的地方，不能用其父类替代。包含以下四种约束： 1：子类必须实现父类的抽象方法，但不得重写（覆盖）父类的非抽象（已实现）方法。有时候父类有多个子类，但在这些子类中有一个特例。要想满足里氏替换原则，又想满足这个子类的功能时，有的伙伴可能会修改父类的方法。但是，修改了父类的方法又会对其他的子类造成影响，产生更多的错误。这是怎么办呢？我们可以为这个特例创建一个新的父类，这个新的父类拥有原父类的部分功能，又有不同的功能。这样既满足了里氏替换原则，又满足了这个特例的需求。 2：子类中可以增加自己特有的方法。 3：当子类覆盖或实现父类的方法时，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。（子类的参数范围要比父类的参数范围大） 4：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。

我上面的那段程序很显然是不符合里氏替换原则的，那么上边我们那段程序该怎么修改呢，我们创建一个接口，接口中包含获取宽度及高度的两个方法，长方形类和正方形类分别实现这个接口，那么其二者现在就为同级，父类可以的地方，他们二者都可以。下边是我修改之后的代码：

Program.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
  
namespace Displace
{
    /// <summary>
    /// 高层模块：调用长方形及正方形类
    /// </summary>
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Rectangle rectangle = new Rectangle();
            rectangle.SetHeight(10);
            rectangle.SetWidth(20);
            Console.WriteLine(rectangle.GetHeight());
            Console.WriteLine(rectangle.GetWidth());
  
            Console.WriteLine("------------  我是分割线  -------------");
  
            Square square = new Square();
            square.SetHeight(10);
            square.SetWidth(20);
            Console.WriteLine(square.GetHeight());
            Console.WriteLine(square.GetWidth());
  
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

Rectangle.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
  
namespace Displace
{
    /// <summary>
    /// 长方形类
    /// </summary>
    public class Rectangle: Interface1
    {
        public double height;
        public double width;
  
        public void SetHeight(double height)
        {
            this.height = height;
        }
  
        public double GetHeight()
        {
            return height;
        }
  
        public void SetWidth(double width)
        {
            this.width = width;
        }
  
        public double GetWidth()
        {
            return width;
        }
    }
}

Square.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
  
namespace Displace
{
    /// <summary>
    /// 正方形类
    /// </summary>
    public class Square: Interface1
    {
        public double height;
        public double width;
        public void SetHeight(double height)
        {
            this.height = height;
            this.width = height;
        }
  
        public double GetHeight()
        {
            return height;
        }
  
        public void SetWidth(double width)
        {
            this.height = width;
            this.width = width;
        }
  
        public double GetWidth()
        {
            return width;
        }
  
        /// <summary>
        /// 求面积
        /// </summary>
        public double GetArea()
        {
            return width * height;
        }
    }
}

父类接口：Interface1.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
  
namespace Displace
{
    interface Interface1
    {
        double GetHeight();
        double GetWidth();
    }
}

这个程序基本上就实现了上边所说的四个约束，例子有点烂，但是基本上融汇了里氏替换原则的思想。

说到底，里氏替换原则就是对继承的约束~

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在这里插入图片描述