软件设计原则：里氏替换原则

本文主要是介绍软件设计原则：里氏替换原则，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

定义

里氏替换原则（Liskov Substitution Principle, LSP）确保继承表现为一种类型扩展而非类型的重定义。具体而言，如果类型 S 是类型 T 的子类型，则类型 T 的对象可以在程序中被类型 S 的对象替换（即，类型 S 的对象可以替代类型 T 的对象），而不改变该程序的期望行为。

应用场景

LSP 应用于任何基于继承的设计中，确保子类的行为符合父类的预期。它是多态性的核心原则，用于：

类库设计，确保继承层次适当
框架设计，确保派生类遵循基类契约
任何利用继承和多态性的软件设计中

示例与反例

具体示例：
以下 Java 代码演示了一个遵循了 LSP 的类层次结构的简单例子。

// 父类
class Transport {void startEngine() {// 启动发动机的通用操作}
}// 子类
class Car extends Transport {@Overridevoid startEngine() {// 实现启动汽车发动机的特定操作，但保持了 startEngine 的语义}
}// 子类
class ElectricCar extends Transport {@Overridevoid startEngine() {// 电动汽车启动“发动机”的操作，可能是启动电池等，但外部表现为“启动”}
}// 该函数接受 Transport 类型的对象
void operateTransport(Transport transport) {transport.startEngine();// 执行其他操作
}

在这个例子中，无论 operateTransport 方法传入的是 Car 对象还是 ElectricCar 对象，都能够正确地“启动发动机”，符合 LSP。

具体反例：
以下 Java 代码演示了违反 LSP 的类层次结构的例子。

// 父类
class Bird {void fly() {// 实现飞行}
}// 子类
class Eagle extends Bird {// 鹰的飞行，继承自 Bird，没有违反 LSP
}// 子类
class Ostrich extends Bird {@Overridevoid fly() {throw new UnsupportedOperationException("鸵鸟不会飞！");}
}// 该函数接受 Bird 类型的对象
void makeBirdFly(Bird bird) {bird.fly();// 其他依赖于飞行的操作
}

在这个反例中，makeBirdFly 方法期望传入的 Bird 类型的对象都能飞行。然而，Ostrich（鸵鸟）类重写了 fly 方法，并抛出了一个异常，因为鸵鸟实际上是不会飞的。这就违反了 LSP，因为 Ostrich 对象不能替换方法中的 Bird 对象而不改变程序的期望行为。