设计模式：里氏替代原理（LSP）

作为一名 Java 开发人员，我从未听说过 LSP 模式。只有当我读到一些关于 C++的东西时，我才遇到了这种模式。这很奇怪，因为这种模式有时被视为面向对象编程的 5 个原则之一。

该原则由 Barbara Liskov 于 1987 年首次提出，并于 1994 年表述为：

“设 q（x） 是一个可证明 T 类型的对象 x 的属性。则 q（y） 对于 S 类型的对象 y 应该是可证明的，其中 S 是 T 的子类型。“

换句话说：

如果类 B 是类 A 的子类，如果 A 有一个方法 f（），如果 b 是 B 的实例和 A 的实例，那么在代码的所有部分使用“a.f（）”应该能够使用“b.f（）”而不修改代码的行为

让我们看一个不尊重 LSP 的继承示例：

public class MyOrderedCollection {protected List<Integer> list = new ArrayList<>();

public void addElement(Integer i) {    list.add(i);}
public Integer getElement(Integer index) {    return list.get(index);}

}

public class MyOrderedAndSortedCollection extends MyOrderedCollection {//overriding addElement so that the collection is sortedpublic void addElement(Integer i) {super.addElement(i);Collections.sort(super.list);}}

public class ExampleLSP1 {

public static void main(String args[]) {    MyOrderedCollection collection1 = new MyOrderedCollection();    MyOrderedCollection collection2 = new MyOrderedAndSortedCollection();    int a = 8, b = 4;    collection1.addElement(a);    collection1.addElement(b);    collection2.addElement(a);    collection2.addElement(b);    getAndPrintSecondElement(collection1);    getAndPrintSecondElement(collection2);}
public static void getAndPrintSecondElement(MyOrderedCollection collection) {    System.out.println("The second element is :"            + collection.getElement(1));}

}此代码的结果是：

第二个元素是 ：4 第二个元素是 ：8

为什么这是一个问题？

MyOrderEdAndSortedCollection 是有序的，所以从 MyOrderedCollection 派生出来似乎是一个好主意。但是由于这两个类不使用相同的顺序，因此可能会导致大问题：

MyOrderedCollection 使用广告订单排序 MyOrderedAndSortedCollection 使用自然排序假设 devA 编写并使用 MyOrderedCollection。两年后，devB 从 MyOrderedCollection 创建了 MyOrderedAndSortedCollection，因为他需要一个排序的集合。由于它是一个继承，因此使用 MyOrderedCollection 作为参数的函数也可以使用 MyOrderedAndSortedCollection。但是，如果其中一些函数使用 MyOrderedCollection 的特定排序呢？为了避免这种情况，devB 应该查看使用 MyOrderedCollection 的完整遗留代码，并修改遗留代码以检查引用是否为 MyOrderedAndSortedCollection 的实例。根据遗留代码的大小/复杂性，这可能需要数周时间，修改现有（和工作）代码可能不是一个好主意。

下面是一个遵循 LSP 的可能解决方案：

public interface MyCollection {

abstract public void addElement(Integer i);
abstract public Integer getElement(Integer index);

}

public class MyOrderedCollection implements MyCollection {...}

public class MyOrderedAndSortedCollection implements MyCollection {...}使用此配置，MyOrderedCollection 和 MyOrderedAndSortedCollection 并不相同（即使它们共享相同的接口）：

显式使用 MyOrderedCollection 的代码使用其排序，并且不能使用 MyOrderedAndSortedCollection 进行更改。使用 MyCollection 的代码不关心排序，因此它可以使用 MyOrderedCollection 还是 MyOrderedAndSortedCollection。这种模式可以看作是一个强大的行为子类型。