文章目录
- 里氏代换原则
- 3.2.1 概述
- 3.2.2 改进上述代码
里氏代换原则
3.2.1 概述
里氏代换原则是面向对象设计的基本原则之一。
- 里氏代换原则: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。
- 如果通过重写父类的方法来完成新的功能,写起来虽然简单,但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。
下面看一个里氏替换原则中经典的一个反例:
【例】正方形不是长方形。
- 在数学领域里,正方形毫无疑问是长方形,它是一个长宽相等的长方形。所以,我们开发的一个与几何图形相关的软件系统,就可以顺理成章的让正方形继承自长方形。
代码如下:
//父类 长方形
public class Rectangle {
private double length;
private double width;
public double getLength() {return length; }
public void setLength(double length) {
this.length = length;
}
public double getWidth() { return width;}
public void setWidth(double width) {
this.width = width;
}
}
======================================================
//子类(正方形) 继承父类(长方形)
//由于正方形的长和宽相同,所以在方法setLength和setWidth中,对长度和宽度都需要赋相同值。
public class Square extends Rectangle{
// 重写父类中的方法
@Override
public void setLength(double length) {
super.setLength(length);
super.setWidth(length);
}
// 重写父类中的方法
@Override
public void setWidth(double width) {
super.setWidth(width);
super.setLength(width);
}
}
======================================================
//测试类
public class Test01 {
public static void main(String[] args) {
// 创建长方形对象
Rectangle r = new Rectangle();
// 设置长宽
r.setWidth(6);
r.setLength(8);
// 扩宽方法
resize(r);
// 打印扩宽后的长和宽
printLengthWidth(r);//8.0 , 9.0
//====以下演示 违背里氏代换原则的效果====
// 创建正方形对象
Square s = new Square();
// 设置正方形的长或者宽
s.setLength(8);
//resize()方法中的形参是父类类型,所以可以传递子类的类型
//是多态形式
resize(s);
printLengthWidth(s);//执行到这里会死循环,知道内存溢出才停止
//所以根据里氏代换原则:任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现
//但尽量不要重写父类的方法,如果重写会程序会出问题,比如此处的死循环
}
//扩宽方法
public static void resize(Rectangle r){
//判断宽如果比长小,进行扩宽的操作
while (r.getWidth() <= r.getLength()){
r.setWidth(r.getWidth() + 1);
}
}
//打印长和宽
public static void printLengthWidth(Rectangle r){
System.out.println(r.getLength());
System.out.println(r.getWidth());
}
}
- 运行上述段代码发现,假如把一个普通长方形作为参数传入resize方法,就会看到长方形宽度逐渐增长的效果,当宽度大于长度,代码就会停止,这种行为的结果符合我们的预期;假如再把一个正方形作为参数传入resize方法后,就会看到正方形的宽度和长度都在不断增长,代码会一直运行下去,直至系统产生溢出错误。所以,普通的长方形是适合这段代码的,正方形不适合。
- 得出结论:在resize方法中,Rectangle类型的参数是不能被Square类型的参数所代替,如果进行了替换就得不到预期结果。因此,Square类和Rectangle类之间的继承关系违反了里氏代换原则(即任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现),它们之间的继承关系不成立,正方形不是长方形。
3.2.2 改进上述代码
//四边形接口类
public interface Quadrilateral {
public abstract double getLength();
public abstract double getWidth();
}
==========================================================
// 长方形类 实现四边形接口
public class Rectangle implements Quadrilateral{
private double length;
private double width;
public void setLength(double length) {
this.length = length;
}
public void setWidth(double width) {
this.width = width;
}
@Override
public double getLength() {
return length;
}
@Override
public double getWidth() {
return width;
}
}
============================================================
// 正方形类 实现四边形接口
public class Square implements Quadrilateral {
private double side;
public double getSide() {
return side;
}
public void setSide(double side) {
this.side = side;
}
@Override
public double getLength() {
return side;
}
@Override
public double getWidth() {
return side;
}
}
==========================================================
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 创建长方形对象
Rectangle r = new Rectangle();
r.setLength(20);
r.setWidth(19);
resize(r);
printLengthAndWidth(r);
// 创建正方形对象
Square s = new Square();
// resize(s);此行编译错误
//因为正方形和长方形已经没有直接关系
printLengthAndWidth(s);
}
//扩宽方法
public static void resize(Rectangle r){
//判断宽如果比长小,进行扩宽的操作
while (r.getWidth() <= r.getLength()){
r.setWidth(r.getWidth() + 1);
}
}
//打印长和宽 接口多态
public static void printLengthAndWidth(Quadrilateral q) {
System.out.println(q.getLength());
System.out.println(q.getWidth());
}
}