设计模式：巧妙运用 “里式替换原则”来保证程序的灵活性！

2023-09-12 19:22:49

在软件开发中，我们经常会使用面向对象编程的思想来组织代码。面向对象编程的主要思想之一就是继承。继承允许我们创建新的类，这些新类可以从现有的类继承属性和方法。这使得我们能够重用代码，并编写更灵活、更易维护的程序。

然而，在使用继承时，我们需要遵循一些原则，以确保我们的程序是正确的。其中一个重要的原则是里式替换原则 (LSP)。

里式替换原则规定，子类必须能够替换其父类，而不会破坏程序的正确性。换句话说，只要父类可以出现的地方，子类就一定可以出现，而程序的行为不会发生变化。

为了更好地理解里式替换原则，让我们来看几个违反里式替换原则的代码示例。

public class Animal {
    public void eat() {
        // ...
    }
}

public class Dog extends Animal {
    public void eat() {
        // ...
    }

    public void bark() {
        // ...
    }
}

public class Cat extends Animal {
    public void eat() {
        // ...
    }

    public void meow() {
        // ...
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog();
        animal.eat(); // OK

        animal = new Cat();
        animal.eat(); // OK

        animal.bark(); // Error: Cat does not have a bark() method
        animal.meow(); // Error: Dog does not have a meow() method
    }
}

在这个示例中，Dog 和 Cat 类都继承自 Animal 类。Animal 类有一个 eat() 方法。Dog 类和 Cat 类都重写了 eat() 方法。Dog 类还添加了一个 bark() 方法，Cat 类添加了一个 meow() 方法。

在 main() 方法中，我们创建一个 Animal 对象，并将其赋值给一个 Dog 对象。然后，我们调用 animal.eat() 方法，程序正常运行。

接下来，我们创建一个 Animal 对象，并将其赋值给一个 Cat 对象。然后，我们调用 animal.eat() 方法，程序也正常运行。

但是，当我们调用 animal.bark() 方法时，程序会报错，因为 Cat 类没有 bark() 方法。同样，当我们调用 animal.meow() 方法时，程序也会报错，因为 Dog 类没有 meow() 方法。

这个示例违反了里式替换原则，因为子类 Dog 和 Cat 不能完全替换其父类 Animal。当我们把 Animal 对象赋值给 Dog 或 Cat 对象时，我们不能保证程序的行为不会发生变化。

为了满足里式替换原则，我们可以对代码进行如下修改：

public interface Animal {
    public void eat();
}

public class Dog implements Animal {
    public void eat() {
        // ...
    }

    public void bark() {
        // ...
    }
}

public class Cat implements Animal {
    public void eat() {
        // ...
    }

    public void meow() {
        // ...
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog();
        animal.eat(); // OK

        animal = new Cat();
        animal.eat(); // OK
    }
}