里氏替换原则

里氏替换原则定义

里氏替换原则(Liskov Substitution Principle, LSP)：所有引用父类的地方必须能使用其子类的对象。

子类必须完全实现父类的方法

我们在做系统设计时，经常会定义一个接口或抽象类，然后编码实现，调用类则直接传入接口或抽象类，其实这已经使用了里氏替换原则。

我们举个射击的例子，其类图如下：

里氏替换原则

注意：
如果子类不能完整地实现父类的方法，或者父类的一些方法在子类中已经发生畸变，则建议断开继承关系，采用依赖，聚集，组合等关系代替继承。

子类可以有自己的个性

子类当然可以有自己的行为和外观，也就是方法和属性。但是里氏替换原则可以正着用，但是不能反着用。在子类出现的地方，父类未必就可以胜任。还是以刚才枪支为例，在步枪中，有一些枪支比较有名，比如AK47,AUG狙击步枪等，我们把这二个型号的枪支引入后的类图如下：

里氏替换原则

我们定义一个父类叫Animal, 其包含一个方法叫Say如下：

    public class Animal
    {
        private readonly string _sayContent;

        public Animal(string sayContent)
        {
            _sayContent = sayContent;
        }
        public virtual void Say()
        {
            Console.WriteLine($"Animal Say:{_sayContent}");
        }
    }

再定义一个子类Pig 集成自Animal，并覆盖父类中的Say 方法如下：

    public class Pig:Animal
    {
        private readonly string _sayContent;

        public Pig(string sayContent) : base(sayContent)
        {
            _sayContent = sayContent;
        }

        public override void Say()
        {
            Console.WriteLine($"Pig Say:{_sayContent}");
        }
    }

现在我们在调用方创建一个Animal的对象并调用Say方法:

            Animal animal = new Animal("This is a parent class.");
            animal.Say();

输出结果:

Animal Say:This is a parent class.

下来我们创建一个Pig对象赋给animal 对象并调用Say方法：

        static void Main(string[] args)
        {
            Animal animal = new Animal("This is a parent class.");
            animal.Say();

            animal = new Pig("This is a sub class.");
            animal.Say();

            Console.ReadKey();
        }

输出：

可以看出将子类的对象赋给父类的对象，并且得到了我们期望的结果。

在使用里氏替换原则时需要注意如下几个问题：

(1)子类的所有方法必须在父类中声明，或子类必须实现父类中声明的所有方法。根据里氏替换原则，为了保证系统的扩展性，在程序中通常使用父类来进行定义，如果一个方法只存在子类中，在父类中不提供相应的声明，则无法在以父类定义的对象中使用该方法。

(2) 我们在运用里氏替换原则时，尽量把父类设计为抽象类或者接口，让子类继承父类或实现父接口，并实现在父类中声明的方法，运行时，子类实例替换父类实例，我们可以很方便地扩展系统的功能，同时无须修改原有子类的代码，增加新的功能可以通过增加一个新的子类来实现。里氏替换原则是开闭原则的具体实现手段之一。这也就是我们应该更多的依赖抽象，尽量少的依赖实现细节，其实就是我们下一篇要讲的依赖倒置原则（DIP）。