继承和 LSP

Question

提前为一个冗长的问题道歉。反馈特别感谢这里。 . .

在我的工作中，我们用日期范围（日期期间，如果你愿意的话）做了很多事情。我们需要进行各种测量，比较两个日期期间的重叠等等。我已经设计了一个接口、一个基类和几个派生类，它们可以很好地满足我的需求：

• IDatePeriod
• 日期期间
• 日历月
• 日历周
• 财政年度

从本质上来说，DatePeriod 超类如下（省略了我们为什么需要这组类的基础的所有引人入胜的特性......）：

（Java 伪代码）：

class datePeriod implements IDatePeriod

protected Calendar periodStartDate
protected Calendar periodEndDate

    public DatePeriod(Calendar startDate, Calendar endDate) throws DatePeriodPrecedenceException
    {
        periodStartDate = startDate
        . . . 
        // Code to ensure that the endDate cannot be set to a date which 
        // precedes the start date (throws exception)
        . . . 
        periodEndDate = endDate
    {

    public void setStartDate(Calendar startDate)
    {
        periodStartDate = startDate
        . . . 
        // Code to ensure that the current endDate does not 
        // precede the new start date (it resets the end date
        // if this is the case)
        . . . 
    {


    public void setEndDate(Calendar endDate) throws datePeriodPrecedenceException
    {
        periodEndDate = EndDate
        . . . 
        // Code to ensure that the new endDate does not 
        // precede the current start date (throws exception)
        . . . 
    {


// a bunch of other specialty methods used to manipulate and compare instances of DateTime

}

基类包含一组相当专门的方法和属性，用于操作日期周期类。派生类仅更改了设置相关期间的起点和终点的方式。例如，对我来说，CalendarMonth 对象确实“是一个”DatePeriod 是有意义的。但是，出于显而易见的原因，日历月具有固定的持续时间，并且具有特定的开始日期和结束日期。事实上，虽然 CalendarMonth 类的构造函数与超类的构造函数相匹配（因为它具有 startDate 和 endDate 参数），但这实际上是简化构造函数的重载，它只需要一个 Calendar 对象。

对于 CalendarMonth，提供 任何 日期将产生一个 CalendarMonth 实例，该实例从相关月份的第一天开始，到 最后 天结束同月。

public class CalendarMonth extends DatePeriod

    public CalendarMonth(Calendar dateInMonth)
    {
        // call to method which initializes the object with a periodStartDate
        // on the first day of the month represented by the dateInMonth param,
        // and a periodEndDate on the last day of the same month.
    }

    // For compatibility with client code which might use the signature
    // defined on the super class:
    public CalendarMonth(Calendar startDate, Calendar endDate)
    {
        this(startDate)
        // The end date param is ignored. 
    }

    public void setStartDate(Calendar startDate)
    {
        periodStartDate = startDate
        . . . 
    // call to method which resets the periodStartDate
    // to the first day of the month represented by the startDate param,
    // and the periodEndDate to the last day of the same month.
        . . . 
    {


    public void setEndDate(Calendar endDate) throws datePeriodPrecedenceException
    {
        // This stub is here for compatibility with the superClass, but
        // contains either no code, or throws an exception (not sure which is best).
    {
}

对于冗长的序言表示歉意。鉴于上述情况，这种类结构似乎违反了 Liskov 替换原则。虽然可以在任何可能使用更通用的 DatePeriod 类的情况下使用 CalendarMonth 的实例，但关键方法的输出行为会有所不同。换句话说，必须意识到在给定情况下正在使用 CalendarMonth 的实例。

虽然 CalendarMonth（或 CalendarWeek 等）遵守通过基类使用 IDatePeriod 建立的契约，但在使用 CalendarMonth 并且预期普通旧 DatePeriod 的行为的情况下，结果可能会变得非常扭曲。 . . （请注意，在基类上定义的所有其他时髦方法都可以正常工作 - 只有开始和结束日期的设置在 CalendarMonth 实现中有所不同）。

有没有更好的方法来构建它，以便在不影响可用性和/或重复代码的情况下保持对 LSP 的正确遵守？

Answer 1

这似乎类似于通常关于正方形和矩形的讨论。尽管正方形是矩形，但 Square 从 Rectangle 继承并没有用处，因为它不能满足 Rectangle 的预期行为。

您的 DatePeriod 有一个 setStartDate() 和 setEndDate() 方法。使用 DatePeriod，您会期望这两者可以按任何顺序调用，不会相互影响，并且它们的值可能会精确地指定开始和结束日期。但是对于 CalendarMonth 实例，这是不正确的。

也许，不是让 CalendarMonth 扩展 DatePeriod，而是两者都可以扩展一个公共抽象类，该类只包含与两者兼容的方法。

顺便说一句，基于您对问题的深思熟虑，我猜您已经考虑过寻找现有的日期库。以防万一，请务必查看 Joda time 库，其中包括可变和不可变期间的类。如果现有库解决了您的问题，您可以专注于自己的软件，让其他人支付设计、开发和维护时间库的成本。

编辑：注意到我将您的 CalendarMonth 类称为日历。为清晰起见固定。

Answer 2

我认为建模问题是您的CalendarMonth 类型并不是真正的不同时期种类。相反，它是一个 constructor 或者，如果您愿意，也可以是 factory function 来创建这样的周期。

我将删除 CalendarMonth 类并创建一个名为 Periods 之类的实用程序类，它具有私有构造函数和各种返回各种 IDatePeriod 实例的公共静态方法实例。 p>

这样就可以写了

final IDatePeriod period = Periods.wholeMonthBounding(Calendar day);

wholeMonthBounding() 函数的文档将解释调用者对返回的IDatePeriod 实例的期望。 Bikeshedding，这个函数的另一个名字可以是wholeMonthContaining()。

---

考虑您打算如何处理“经期”。如果目标是进行“遏制测试”，例如“这一刻是否位于某个时期内？”，那么您可能希望承认无限期和半有界时期。

这表明您将定义一些包含谓词类型，例如

interface PeriodPredicate
{
  boolean containsMoment(Calendar day);
}

那么前面提到的Periods 类——也许更适合命名为PeriodPredicates——可以公开更多的函数，比如

// First, some absolute periods:
PeriodPredicate allTime(); // always returns true
PeriodPredicate everythingBefore(Calendar end);
PeriodPredicate everythingAfter(Calendar start);
enum Boundaries
{
  START_INCLUSIVE_END_INCLUSIVE,
  START_INCLUSIVE_END_EXCLUSIVE,
  START_EXCLUSIVE_END_INCLUSIVE,
  START_EXCLUSIVE_END_EXCLUSIVE
}
PeriodPredicate durationAfter(Calendar start, long duration, TimeUnit unit,
                              Boundaries boundaries);
PeriodPredicate durationBefore(Calendar end, long duration, TimeUnit unit
                               Boundaries boundaries);

// Consider relative periods too:
PeriodPredicate inThePast();   // exclusive with now
PeriodPredicate inTheFuture(); // exclusive with now
PeriodPredicate withinLastDuration(long duration, TimeUnit unit); // inclusive from now
PeriodPredicate withinNextDuration(long duration, TimeUnit unit); // inclusive from now
PeriodPredicate withinRecentDuration(long pastOffset, TimeUnit offsetUnit,
                                     long duration, TimeUnit unit,
                                     Boundaries boundaries);
PeriodPredicate withinFutureDuration(long futureOffset, TimeUnit offsetUnit,
                                     long duration, TimeUnit unit,
                                     Boundaries boundaries);

这应该足够了。如果您需要任何说明，请告诉我。

Answer 3

通常，遵守 LSP 就是要仔细记录基类或接口的作用。

例如，在 Java 中 Collection 有一个名为 add(E) 的方法。它可能有这个文档：

将指定元素添加到此集合中。

但如果确实如此，那么维护无重复不变量的Set 将很难不违反 LSP。因此，add(E) 是这样记录的：

确保此集合包含指定的元素（可选操作）。

现在没有客户端可以使用Collection 并期望始终添加该元素，即使它已经存在于集合中。

我没有对您的示例进行过深入研究，但令我印象深刻的是，您也许可以如此小心。如果您在日期期间界面中，setStartDate() 的记录如下：

确保开始日期是指定的日期。

没有进一步说明？甚至，

确保开始日期是指定的日期，可选择更改结束日期以维护子类的任何特定不变量。

setEndDate() 可以实现并被类似地记录。那么具体的实现会如何破坏 LSP？

注意还值得一提的是，如果你让你的类不可变，那么满足 LSP 会容易得多。

Answer 4

这确实违反了 LSP，与经典的椭圆和圆示例完全相同。

如果你想让CalendarMonth 扩展DatePeriod，你应该让DatePeriod 不可变。

然后，您可以将所有变异方法更改为返回新 DatePeriod 的方法并保持所有内容不可变，或者创建不尝试处理年、月、周等的备用可变子类。