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一文讲解Java中的重载、重写及里氏替换原则

article 2025/3/5 7:10:12

提到重载和重写，Java小白应该都不陌生，接下来就通过这篇文章来一起回顾复习下吧！

重载和重写有什么区别呢？

如果一个类有多个名字相同但参数不同的方法，我们通常称这些方法为方法重载Overload。如果方法的功能是一样的，但参数不同，使用相同的名字可以提高程序的可读性；
如果子类具有和父类一样的方法，也就是参数相同、返回类型相同、方法名相同，但方法体可能不同，我们就将其称为重写Override。方法重写用于提供父类已经声明的方法的特殊实现，是实现多态的基础条件；

在这里插入图片描述

方法重载发生在同一个类中，同名的方法如果有不同的参数，也就是参数类型不同、参数个数不同或者二者都不同；
方法重写发生在子类与父类之间，要求子类与父类具有相同的返回类型，方法名和参数列表，并且不能比父类的方法声明更多的异常，遵守里氏替换原则；

OK，那么接下来就普及下里氏替换原则；

里氏替换原则Liskov Substitution Principle, LSP，这个原则规定任何父类可以出现的地方，子类一定也可以出现；
LSP是继承复用的基石，只有当子类可以替换掉父类，并且单位功能不受到影响时，父类才能真正被复用，而子类也能够在父类的基础上增加新的行为；
这意味着子类在扩展父类时，不应该改变父类原有的行为。例如，如果有一个方法接受一个父类对象作为参数，那么传入该方法的任何子类对象也应该能正常工作；

class Bird {
    void fly() {
        System.out.println("鸟正在飞");
    }
}

class Duck extends Bird {
    @Override
    void fly() {
        System.out.println("鸭子正在飞");
    }
}

class Ostrich extends Bird {
    // Ostrich违反了LSP，因为鸵鸟不会飞，但却继承了会飞的鸟类
    @Override
    void fly() {
        throw new UnsupportedOperationException("鸵鸟不会飞");
    }
}

在这个例子中，Ostrich（鸵鸟）类违反了 LSP 原则，因为它改变了父类 Bird 的行为（即飞行）。设计时应该更加谨慎地使用继承关系，确保遵守 LSP 原则。

除了李氏替换原则外，还有其他几个重要的面向对象设计原则，它们共同构成了 SOLID 原则，分别是：

单一职责原则（Single Responsibility Principle, SRP），指一个类应该只有一个引起它变化的原因，即一个类只负责一项职责。这样做的目的是使类更加清晰，更容易理解和维护。

开闭原则（Open-Closed Principle, OCP），指软件实体应该对扩展开放，对修改关闭。这意味着一个类应该通过扩展来实现新的功能，而不是通过修改已有的代码来实现。
举个例子，在不遵守开闭原则的情况下，有一个需要处理不同形状的绘图功能类。

class ShapeDrawer {
    public void draw(Shape shape) {
        if (shape instanceof Circle) {
            drawCircle((Circle) shape);
        } else if (shape instanceof Rectangle) {
            drawRectangle((Rectangle) shape);
        }
    }
    
    private void drawCircle(Circle circle) {
        // 画圆形
    }
    
    private void drawRectangle(Rectangle rectangle) {
        // 画矩形
    }
}

每增加一种形状，就需要修改一次 draw 方法，这违反了开闭原则。正确的做法是通过继承和多态来实现新的形状类，然后在 ShapeDrawer 中添加新的 draw 方法。

// 抽象的 Shape 类
abstract class Shape {
    public abstract void draw();
}

// 具体的 Circle 类
class Circle extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        // 画圆形
    }
}

// 具体的 Rectangle 类
class Rectangle extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        // 画矩形
    }
}

// 使用开闭原则的 ShapeDrawer 类
class ShapeDrawer {
    public void draw(Shape shape) {
        shape.draw();  // 调用多态的 draw 方法
    }
}

接口隔离原则（Interface Segregation Principle, ISP），指客户端不应该依赖它不需要的接口。这意味着设计接口时应该尽量精简，不应该设计臃肿庞大的接口。
依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle, DIP），指高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖其抽象；抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象。这意味着设计时应该尽量依赖接口或抽象类，而不是实现类。