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2 设计模式原则之里约替换原则

article 2024/11/23 3:27:49

一、里约替换原则

1.定义

        任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。

        通俗理解：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。

        换句话说，子类继承父类时，除添加新的方法完成新增功能外，尽量不要重写父类的方法。

2.具体用法

如果通过重写父类的方法来完成新的功能，这样写起来虽然简单，但是整个继承体系的可复用性会比较差，特别是运用多态比较频繁时，程序运行出错的概率会非常大。

3.代码举例

public class RectangleDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建长方形对象
        Rectangle rectangle = new Rectangle();
        //设置长和宽
        rectangle.setWidth(10);
        rectangle.setLength(20);
        //扩宽与打印
        resize(rectangle);
        printLengthAndWidth(rectangle);

        System.out.println("======================");
        //创建正方形对象
        Square square = new Square();
        //设置长和宽
        square.setLength(10);
        //扩宽操作
        resize(square);
        printLengthAndWidth(square);



    }

    //扩宽方法
    public static void resize(Rectangle rectangle){
        //判断宽如果比长小，则扩宽
        while(rectangle.getWidth() <= rectangle.getLength()){
            rectangle.setWidth(rectangle.getWidth() + 1);
        }
    }

    public static void printLengthAndWidth(Rectangle rectangle){
        System.out.println(rectangle.getLength());
        System.out.println(rectangle.getWidth());
    }
}


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

    public double getWidth() {
        return width;
    }

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

    public double getLength() {
        return length;
    }

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


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

    @Override
    public void setWidth(double width) {
        super.setLength(width);
        super.setWidth(width);
    }
}

4.案例分析

里氏替换原则的破坏点

测试用例中，resize 方法接受的是一个 Rectangle 对象，它的逻辑是 "如果宽度小于等于长度，就不断地扩宽"。
当传入 Rectangle 对象时，这个逻辑是没问题的，最后宽度比长度大，符合预期。
但是，当传入的是 Square 对象（正方形），因为 Square 重写了 setLength 和 setWidth 方法，使得 length 和 width 始终相等，导致在 resize 方法中的循环无法达到 "宽度大于长度" 的状态。

这就违背了里氏替换原则：

Rectangle 和 Square 是父子类关系，但是 Square 不能替代 Rectangle 使用，破坏了父类原有的行为（"长方形的长和宽可以独立变化"）。
也就是说，resize 方法设计时假设传入的对象是标准的长方形，length 和 width 是独立的，而 Square 强制让这两个值相等，破坏了这种假设。

解决方案：

不应该让 Square 继承 Rectangle，因为它们在概念上并不是 “is-a” 的关系，而是 “has-a” 的关系（正方形是特殊的四边形，不是长方形的子类）。
可以重新设计类结构，让 Rectangle 和 Square 独立存在于同一个平级层级，继承一个共同的抽象父类，如 Shape。

5.总结

里氏替换原则 强调子类在继承父类时，不应破坏父类原有的功能和语义。子类必须能替代父类在程序中的使用，且程序功能不会受到影响。
在例子中，Square 强制让 length 和 width 相等，破坏了 Rectangle 的语义，导致无法替代 Rectangle 使用，违反了里氏替换原则。
改进方法：重新设计类结构，使 Square 和 Rectangle 继承同一个共同的父类（如 Shape），而不是相互继承。