舉例解析Java的設計模式編程中裡氏替換原則的意義_java

裡氏替換原則，OCP作為OO的高層原則，主張使用“抽象(Abstraction)”和“多態(Polymorphism)”將設計中的靜態結構改為動態結構，維持設計的封閉性。“抽象”是語言提供的功能。“多態”由繼承語義實現。

裡氏替換原則包含以下4層含義：

1. 子類可以實現父類的抽象方法，但是不能覆蓋父類的非抽象方法。
2. 子類中可以增加自己特有的方法。
3. 當子類覆蓋或實現父類的方法時，方法的前置條件（即方法的形參）要比父類方法的輸入參數更寬鬆。
4. 當子類的方法實現父類的抽象方法時，方法的後置條件（即方法的傳回值）要比父類更嚴格。

　　現在我們可以對以上四層含義進行講解。

　　子類可以實現父類的抽象方法，但是不能覆蓋父類的非抽象方法

　　在我們做系統設計時，經常會設計介面或抽象類別，然後由子類來實現抽象方法，這裡使用的其實就是裡氏替換原則。子類可以實現父類的抽象方法很好理解，事實上，子類也必須完全實現父類的抽象方法，哪怕寫一個空方法，否則會編譯報錯。

　　裡氏替換原則的關鍵點在於不能覆蓋父類的非抽象方法。父類中凡是已經實現好的方法，實際上是在設定一系列的規範和契約，雖然它不強制要求所有的子類必須遵從這些規範，但是如果子類對這些非抽象方法任意修改，就會對整個繼承體系造成破壞。而裡氏替換原則就是表達了這一層含義。

　　在物件導向的設計思想中，繼承這一特性為系統的設計帶來了極大的便利性，但是由之而來的也潛在著一些風險。下面舉例來說明繼承的風險，我們需要完成一個兩數相減的功能，由類A來負責。

class A{   public int func1(int a, int b){     return a-b;   } }  public class Client{   public static void main(String[] args){     A a = new A();     System.out.println("100-50="+a.func1(100, 50));     System.out.println("100-80="+a.func1(100, 80));   } } 

 運行結果：

100-50=50100-80=20

        後來，我們需要增加一個新的功能：完成兩數相加，然後再與100求和，由類B來負責。即類B需要完成兩個功能：
兩數相減。
兩數相加，然後再加100。
        由於類A已經實現了第一個功能，所以類B繼承類A後，只需要再完成第二個功能就可以了，代碼如下：

class B extends A{   public int func1(int a, int b){     return a+b;   }      public int func2(int a, int b){     return func1(a,b)+100;   } }  public class Client{   public static void main(String[] args){     B b = new B();     System.out.println("100-50="+b.func1(100, 50));     System.out.println("100-80="+b.func1(100, 80));     System.out.println("100+20+100="+b.func2(100, 20));   } } 

類B完成後，運行結果：

100-50=150100-80=180100+20+100=220

        我們發現原本運行正常的相減功能發生了錯誤。原因就是類B在給方法起名時無意中重寫了父類的方法，造成所有運行相減功能的代碼全部調用了類B重寫後的方法，造成原本運行正常的功能出現了錯誤。在本例中，引用基類A完成的功能，換成子類B之後，發生了異常。在實際編程中，我們常常會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複用性會比較差，特別是運用多態比較頻繁時，程式運行出錯的幾率非常大。如果非要重寫父類的方法，比較通用的做法是：原來的父類和子類都繼承一個更通俗的基類，原有的繼承關係去掉，採用依賴、彙總，組合等關係代替。