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《设计模式之禅(第2版)》第2章 里氏替换原则

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2.1 爱恨纠葛的父子关系

在面向对象的语言中,继承是必不可少的、非常优秀的语言机制,它有如下优点:

● 代码共享,减少创建类的工作量,每个子类都拥有父类的方法和属性;

● 提高代码的重用性;

● 子类可以形似父类,但又异于父类,“龙生龙,凤生凤,老鼠生来会打洞”是说子拥有父的“种”,“世界上没有两片完全相同的叶子”是指明子与父的不同;

● 提高代码的可扩展性,实现父类的方法就可以“为所欲为”了,君不见很多开源框架的扩展接口都是通过继承父类来完成的;

● 提高产品或项目的开放性。

自然界的所有事物都是优点和缺点并存的,即使是鸡蛋,有时候也能挑出骨头来,继承的缺点如下:

● 继承是侵入性的。只要继承,就必须拥有父类的所有属性和方法;

● 降低代码的灵活性。子类必须拥有父类的属性和方法,让子类自由的世界中多了些约束;

● 增强了耦合性。当父类的常量、变量和方法被修改时,需要考虑子类的修改,而且在缺乏规范的环境下,这种修改可能带来非常糟糕的结果——大段的代码需要重构。

Java使用extends关键字来实现继承,它采用了单一继承的规则,C++则采用了多重继承的规则,一个子类可以继承多个父类。从整体上来看,利大于弊,怎么才能让“利”的因素发挥最大的作用,同时减少“弊”带来的麻烦呢?解决方案是引入里氏替换原则(Liskov Substitution Principle,LSP),什么是里氏替换原则呢?它有两种定义:

● 第一种定义,也是最正宗的定义:If for each object o1 of type S there is an object o2 of type T such that for all programs P defined in terms of T,the behavior of P is unchanged when o1 is substituted for o2 then S is a subtype of T.(如果对每一个类型为S的对象o1,都有类型为T的对象o2,使得以T定义的所有程序P在所有的对象o1都代换成o2时,程序P的行为没有发生变化,那么类型S是类型T的子类型。)

● 第二种定义:Functions that use pointers or references to base classes must be able to use objects of derived classes without knowing it.(所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。)

第二个定义是最清晰明确的,通俗点讲,只要父类能出现的地方子类就可以出现,而且替换为子类也不会产生任何错误或异常,使用者可能根本就不需要知道是父类还是子类。但是,反过来就不行了,有子类出现的地方,父类未必就能适应。