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什么是里氏代換原則？軟件設(shè)計原則介紹

更新時間:2021年08月19日15時31分來源:傳智教育瀏覽次數(shù):

在軟件開發(fā)中，為了提高軟件系統(tǒng)的可維護性和可復(fù)用性，增加軟件的可擴展性和靈活性，程序員要盡量根據(jù)6條原則來開發(fā)程序，從而提高軟件開發(fā)效率、節(jié)約軟件開發(fā)成本和維護成本。這六條分別是開閉原則、里氏代換原則、依賴倒轉(zhuǎn)原則、接口隔離原則、迪米特法則、合成復(fù)用原則，下面主要介紹里氏代換原則。

里氏代換原則是面向?qū)ο笤O(shè)計的基本原則之一。

里氏代換原則：任何基類可以出現(xiàn)的地方，子類一定可以出現(xiàn)。通俗理解：子類可以擴展父類的功能，但不能改變父類原有的功能。換句話說，子類繼承父類時，除添加新的方法完成新增功能外，盡量不要重寫父類的方法。

如果通過重寫父類的方法來完成新的功能，這樣寫起來雖然簡單，但是整個繼承體系的可復(fù)用性會比較差，特別是運用多態(tài)比較頻繁時，程序運行出錯的概率會非常大。

下面看一個里氏替換原則中經(jīng)典的一個例子

【例】正方形不是長方形。

在數(shù)學(xué)領(lǐng)域里，正方形毫無疑問是長方形，它是一個長寬相等的長方形。所以，我們開發(fā)的一個與幾何圖形相關(guān)的軟件系統(tǒng)，就可以順理成章的讓正方形繼承自長方形。

里氏代換原則

代碼如下：

長方形類(Rectangle)：

public class Rectangle {
    private double length;
    private double width;

    public double getLength() {
        return length;
    }

    public void setLength(double length) {
        this.length = length;
    }

    public double getWidth() {
        return width;
    }

    public void setWidth(double width) {
        this.width = width;
    }
}

正方形(Square)：

由于正方形的長和寬相同，所以在方法setLength和setWidth中，對長度和寬度都需要賦相同值。

public class Square extends Rectangle {
    
    public void setWidth(double width) {
        super.setLength(width);
        super.setWidth(width);
    }

    public void setLength(double length) {
        super.setLength(length);
        super.setWidth(length);
    }
}

類RectangleDemo是我們的軟件系統(tǒng)中的一個組件，它有一個resize方法依賴基類Rectangle，resize方法是RectandleDemo類中的一個方法，用來實現(xiàn)寬度逐漸增長的效果。

public class RectangleDemo {
    
    public static void resize(Rectangle rectangle) {
        while (rectangle.getWidth() <= rectangle.getLength()) {
            rectangle.setWidth(rectangle.getWidth() + 1);
        }
    }

    //打印長方形的長和寬
    public static void printLengthAndWidth(Rectangle rectangle) {
        System.out.println(rectangle.getLength());
        System.out.println(rectangle.getWidth());
    }

    public static void main(String[] args) {
        Rectangle rectangle = new Rectangle();
        rectangle.setLength(20);
        rectangle.setWidth(10);
        resize(rectangle);
        printLengthAndWidth(rectangle);

        System.out.println("============");

        Rectangle rectangle1 = new Square();
        rectangle1.setLength(10);
        resize(rectangle1);
        printLengthAndWidth(rectangle1);
    }
}

我們運行一下這段代碼就會發(fā)現(xiàn)，假如我們把一個普通長方形作為參數(shù)傳入resize方法，就會看到長方形寬度逐漸增長的效果，當(dāng)寬度大于長度,代碼就會停止，這種行為的結(jié)果符合我們的預(yù)期;假如我們再把一個正方形作為參數(shù)傳入resize方法后，就會看到正方形的寬度和長度都在不斷增長，代碼會一直運行下去，直至系統(tǒng)產(chǎn)生溢出錯誤。所以，普通的長方形是適合這段代碼的，正方形不適合。我們得出結(jié)論：在resize方法中，Rectangle類型的參數(shù)是不能被Square類型的參數(shù)所代替，如果進行了替換就得不到預(yù)期結(jié)果。因此，Square類和Rectangle類之間的繼承關(guān)系違反了里氏代換原則，它們之間的繼承關(guān)系不成立，正方形不是長方形。

如何改進呢?此時我們需要重新設(shè)計他們之間的關(guān)系。抽象出來一個四邊形接口(Quadrilateral)，讓Rectangle類和Square類實現(xiàn)Quadrilateral接口。

里氏代換原則