设计模式六大原则（2）：里氏替换原则

        肯定有不少人跟我刚看到这项原则的时候一样，对这个原则的名字充满疑惑。事实上原因就是这项原则最早是在1988年，由麻省理工学院的一位姓里的女士（Barbara Liskov）提出来的。

定义1：假设对每个类型为 T1的对象 o1，都有类型为 T2 的对象o2，使得以 T1定义的全部程序 P 在全部的对象 o1 都代换成 o2 时，程序 P 的行为没有发生变化，那么类型 T2 是类型 T1 的子类型。

定义2：全部引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。

问题由来：有一功能P1，由类A完毕。现须要将功能P1进行扩展，扩展后的功能为P，当中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来完毕，则子类B在完毕新功能P2的同一时候，有可能会导致原有功能P1发生问题。

解决方式：当使用继承时，遵循里氏替换原则。类B继承类A时，除加入新的方法完毕新增功能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。

         继承包括这样一层含义：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，尽管它不强制要求全部的子类必须遵从这些契约，可是假设子类对这些非抽象方法随意改动，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中的一个，在给程序设计带来巨大便利的同一时候，也带来了弊端。比方使用继承会给程序带来侵入性，程序的可移植性减少，添加了对象间的耦合性，假设一个类被其它的类所继承，则当这个类须要改动时，必须考虑到全部的子类，而且父类改动后，全部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，我们须要完毕一个两数相减的功能，由类A来负责。

class A{
	public int func1(int a, int b){
		return a-b;
	}
}

public class Client{
	public static void main(String[] args){
		A a = new A();
		System.out.println("100-50="+a.func1(100, 50));
		System.out.println("100-80="+a.func1(100, 80));
	}
}

 执行结果：

100-50=50
100-80=20

        后来，我们须要添加一个新的功能：完毕两数相加，然后再与100求和，由类B来负责。即类B须要完毕两个功能：

• 两数相减。
• 两数相加，然后再加100。

        因为类A已经实现了第一个功能，所以类B继承类A后，仅仅须要再完毕第二个功能就能够了，代码例如以下：

class B extends A{
	public int func1(int a, int b){
		return a+b;
	}
	
	public int func2(int a, int b){
		return func1(a,b)+100;
	}
}

public class Client{
	public static void main(String[] args){
		B b = new B();
		System.out.println("100-50="+b.func1(100, 50));
		System.out.println("100-80="+b.func1(100, 80));
		System.out.println("100+20+100="+b.func2(100, 20));
	}
}

类B完毕后，执行结果：

100-50=150
100-80=180
100+20+100=220

        我们发现原本执行正常的相减功能发生了错误。原因就是类B在给方法起名时无意中重写了父类的方法，造成所有执行相减功能的代码所有调用了类B重写后的方法，造成原本执行正常的功能出现了错误。在本例中，引用基类A完毕的功能，换成子类B之后，发生了异常。在实际编程中，我们经常会通过重写父类的方法来完毕新的功能，这样写起来尽管简单，可是整个继承体系的可复用性会比較差，特别是运用多态比較频繁时，程序执行出错的几率很大。假设非要重写父类的方法，比較通用的做法是：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，採用依赖、聚合，组合等关系取代。

        里氏替换原则通俗的来讲就是：子类能够扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。它包括下面4层含义：

• 子类能够实现父类的抽象方法，但不能覆盖父类的非抽象方法。
• 子类中能够添加自己特有的方法。
• 当子类的方法重载父类的方法时，方法的前置条件（即方法的形參）要比父类方法的输入參数更宽松。
• 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。

        看上去非常不可思议，由于我们会发如今自己编程中经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种疑问，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添加。