细说 里氏替换原则[通俗易懂]

细说 里氏替换原则[通俗易懂]转载:细说LSP(里氏替换原则)|chengco的博客前言曾经在一次给新入职员工做Java开发的课程培训,讲到面向对象的SOLID设计原则时,大家普遍认为”里氏替换原则”是其中最难理解的一个。也许从头说起才能弄清来龙去脉。为什么叫里氏替换原则?里氏替换原则在SOLID这五个设计原则中是比较特殊的存在:如果违反了里氏替换原则,不只是降低软件设计的优雅性,很可能会导致Bug 只有里氏替换原则是以人名命令的里氏替换原则译自Liskovsubstitutionprinciple

大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。如果您正在找激活码,请点击查看最新教程,关注关注公众号 “全栈程序员社区” 获取激活教程,可能之前旧版本教程已经失效.最新Idea2022.1教程亲测有效,一键激活。

Jetbrains全家桶1年46,售后保障稳定

转载:

细说 LSP(里氏替换原则) | chengco的博客

前言

曾经在一次给新入职员工做Java开发的课程培训,讲到面向对象的SOLID设计原则时,大家普遍认为”里氏替换原则”是其中最难理解的一个。也许从头说起才能弄清来龙去脉。

为什么叫里氏替换原则?

里氏替换原则在SOLID这五个设计原则中是比较特殊的存在:

  • 如果违反了里氏替换原则,不只是降低软件设计的优雅性,很可能会导致Bug
  • 只有里氏替换原则是以人名命令的

里氏替换原则译自Liskov substitution principle。Liskov是一位计算机科学家,也就是Barbara Liskov,麻省理工学院教授,也是美国第一个计算机科学女博士,师从图灵奖得主John McCarthy教授,人工智能概念的提出者。

里氏替换原则最初由Barbara Liskov在1987年的一次学术会议中提出,而真正正式发表是在1994年,Barbara Liskov 和 Jeannette Wing发表的一篇学术论文《A behavioral notion of subtyping》.

什么是里氏替换原则?

里氏替换原则在1994年Barbara Liskov 和 Jeannette Wing发表论文中的描述是:

If S is a declared subtype of T, objects of type S should behave as objects of type T are expected to behave, if they are treated as objects of type T

从字面上翻译:如果S是T的子类型,对于S类型的任意对象,如果将他们看作是T类型的对象,则对象的行为也理应与期望的行为一致。

而另一种关于里氏替换原则的描述为Robert Martin在《敏捷软件开发:原则、模式与实践》一书中对原论文的解读:子类型(subtype)必须能够替换掉他们的基类型(base type)。这个是更简明的一种表述。

如何理解里氏替换原则?

不管是Barbara Liskov论文中的表述,还是Robert Martin的解读,都是比较抽象的表达。要理解里氏替换原则,其实就是要理解两个问题:

  • 什么是替换?
  • 什么是与期望行为一致的替换(Robert Martin所说的“必须能够替换”)?

什么是替换

替换的前提是面向对象语言所支持的多态特性,同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。以JDK的集合框架为例,List接口的定义为有序集合,List接口有多个派生类,比如大家耳熟能详的ArrayListLinkedList。那当某个方法参数或变量是List接口类型时,既可以是ArrayList的实现, 也可以是LinkedList的实现,这就是替换。

举个简单的例子:

public String getFirst(List<String> values) {
        return values.get(0);
}

Jetbrains全家桶1年46,售后保障稳定

对于getFirst方法,接受一个List接口类型的参数,那既可以传递一个ArrayList类型的参数:

List<String> values = new ArrayList<>();
values.add("a");
values.add("b");
String firstValue = getFirst(values);

又可以接收一个LinkedList参数:

List<String> values = new LinkedList<>();
values.add("a");
values.add("b");
String firstValue = getFirst(values);

什么是与期望行为一致的替换?

在不了解派生类的情况下,仅通过接口或基类的方法,即可清楚的知道方法的行为,而不管哪种派生类的实现,都与接口或基类方法的期望行为一致。或者说接口或基类的方法是一种契约,使用方按照这个契约来使用,派生类也按照这个契约来实现。这就是与期望行为一致的替换。继续以上节中的例子说明:

public String getFirst(List<String> values) {
        return values.get(0);
}

对于getFirst方法,接收List类型的参数,而List类型的get方法返回特定位置的元素,对于本例即为第一个元素。这些是不依赖派生类的知识的。所以对于上节中的示例,不管是ArrayList类型的实现,还是LinkedList的实现,getFirst方法最终的返回值是一样的。这就是与期望行为一致的替换。

违反里氏替换原则的场景

从直观上可能觉得派生类对象可以在替换其基类对象是理所当然的,但会有出现一些场景有意无意地违反了里氏替换原则。

子类中抛出了基类未定义的异常

还以JDK的集合框架为例,如果自定义一个List的派生类,如下:

class CustomList<T> extends ArrayList<T> {
    @Override
    public T get(int index) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
}

仅重写get方法,throw一个UnsupportedOperationException,因为List接口关于get方法的描述,仅会抛出IndexOutOfBoundsException, throw UnsupportedOperationException的行为并不是基类所期望的,即违反了里氏替换原则,

/**
     * Returns the element at the specified position in this list.
     *
     * @param index index of the element to return
     * @return the element at the specified position in this list
     * @throws IndexOutOfBoundsException if the index is out of range
     *         ({@code index < 0 || index >= size()})
     */
    E get(int index);

子类改变了基类方法的语义或引入了副作用

同样,如果自定义另一个List的派生类,如下:

class CustomList<T> extends ArrayList<T> {
    @Override
    public T get(int index) {
        if (index >= size()){
            return null;
        }
        return get(index);
    }
}

仅重写get方法,当输入index大于当前list的size时,返回null,而不抛出IndexOutOfBoundsException, 因为List接口关于get方法的描述,当index超出范围时抛出IndexOutOfBoundsException,所以改变了基类方法的语义,即违反了里氏替换原则。

违反里氏替换原则的危害

当我们违反了这一原则会带来有一些危害:

  • 反直觉。期望所有子类行为是一致的,但如果不一致可能需要文档记录,或者在代码跑失败后涨此知识;
  • 不可读。如果子类行为不一致,可能需要不同的逻辑分支来适配不同的行为,徒增代码复杂度;
  • 不可用。可能出错的地方终将会出错。

如何避免违反里氏替换原则

谈到如何避免,当然要基于里氏替换原则的定义,与期望行为一致的替换

  • 从行为出发来设计。在做抽象或设计时,不只是要从模型概念出发,还要从行为出发,比如一个经典的例子,正方形和长方形,从现实的概念中正方形是一个长方形,但是在计算其面积的行为上是不一致的。
  • 基于契约设计。这个契约即是基类方法签名、功能描述、参数类型、返回值等。在派生类的实现时,时刻保持派生类与基类的契约不被破坏。
版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 举报,一经查实,本站将立刻删除。

发布者:全栈程序员-用户IM,转载请注明出处:https://javaforall.cn/209982.html原文链接:https://javaforall.cn

【正版授权,激活自己账号】: Jetbrains全家桶Ide使用,1年售后保障,每天仅需1毛

【官方授权 正版激活】: 官方授权 正版激活 支持Jetbrains家族下所有IDE 使用个人JB账号...

(0)


相关推荐

  • 配置gitignore后使其生效命令

    配置gitignore后使其生效命令

    2021年10月20日
  • Java50个关键字总结「建议收藏」

    Java50个关键字总结「建议收藏」作业一:Java基础知识复习一、关键字总结1.abstract修饰类:abstract修饰类,这个类就是抽象类,抽象类中可以有非抽象变量和成员变量,也可以有普通方法、构造方法。但是不能实例化,只能被子类继承。如果子类不是抽象类,则必须重写父类的抽象方法。publicabstractclassAbstractList&lt;E&gt;e…

  • excel如何去掉换行符号_去掉文本中所有换行符

    excel如何去掉换行符号_去掉文本中所有换行符excel中添加换行符::alt+enter去掉excel中的换行符有三种方法:注:解决过程中翻阅其他博客,看到如下方式:1、看到有的说全选后“取消自动换行”,保存后,再打开,依然存在换行符

  • 新库上线 | CnOpenData中国工业企业绿色专利及引用被引用数据简介[通俗易懂]

    新库上线 | CnOpenData中国工业企业绿色专利及引用被引用数据简介[通俗易懂]中国工业企业绿色专利及引用被引用数据简介  改革开放以来,中国工业化迅速发展,但高增长的背后却隐藏着资源浪费、环境恶化等矛盾,在这些环境问题愈发突出的背景下,我国绿色发展新理念开始深入工业发展,近年来,此项工作已取得较好成绩:在工业和信息化部于2020年公布的我国2016-2019年工业绿色发展成绩单中,规模以上企业单位工业增加值能耗累计下降超过15%,相当于节能4.8亿吨标准煤,节约能源成本约4000亿元,同期,单位工业增加值二氧化碳排放量累计下降18%。经济效益和环境效益的双赢,是现代化工业发展的目标

  • 2021值得投资的加密币_2021iost币涨千倍

    2021值得投资的加密币_2021iost币涨千倍2021年或将成为真正的加密币王者——BCH

  • 管理sql server表数据_sql server如何使用

    管理sql server表数据_sql server如何使用表是SQL Server中最基本的数据库对象,用于存储数据的一种逻辑结构,由行和列组成, 它又称为二维表。例如,在学生成绩管理系统中,表1–是一个学生表(student)。(1)表表是数据库中存储数据的数据库对象,每个数据库包含了若干个表,表由行和列组成。例如,表1–由6行6列组成。(2)表结构每个表具有一定的结构,表结构包含一组固定的列,由数据类型、长度、允许Null值等组成…

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。

关注全栈程序员社区公众号