里氏替换原则（LSP）

介绍

里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）是面向对象编程中的一个重要原则，由Barbara Liskov提出，主要阐述了子类在继承父类时应该遵循的规则，即在任何父类出现的地方都可以替换为其子类，且不会导致原有程序的错误或异常行为。

原则

父类出现的地方一定可以用子类的对象替换，子类不可以改变父类的行为和状态
违反里氏替换原则的前提是错误的继承
不重写父类的默认方法，只重写父类的抽象方法。如果重写了父类的默认方法，那么就是修改了父类的行为

正反案例

反例

一个不符合LSP的例子是一个鸟类的继承结构。如果定义一个鸟类的基类，其中有一个fly()方法，那么这个方法可以被所有的鸟类继承并重写。但是，如果我们在这个基类中添加了一个walk()方法，因为有些鸟类不能够行走，所以它们必须空实现这个方法。这就违反了LSP，因为这个基类不能够被所有的子类无歧义地替换。

正例

一个符合LSP的例子是一个基类Shape，其中有一个getArea()方法，这个方法可以被所有的形状类继承并重写。如果我们在Shape基类中添加了一个getColor()方法，因为颜色对于形状而言是没有意义的，所以它们可以空实现这个方法，这样所有的子类都可以无歧义地替换基类。

简单来说就是：

如果我们需要在所有形状中添加颜色有关的方法，但是部分子类不需要实现这个方法。可以定义为有方法体的方法(在接口中叫默认方法)，这样子类不要强制实现这个方法，保证所有的子类都可以继承父类。

//父类
class Shape {
    //父类的方法
    public double getArea() {
        return 0.0;
    }
}

class Circle extends Shape {
    private double radius;

    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    @Override
    public double getArea() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }
}

class Rectangle extends Shape {
    private double width;
    private double height;

    public Rectangle(double width, double height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    @Override
    public double getArea() {
        return width * height;
    }
}

这里，Shape类作为一个基类，定义了一个getArea()方法，Circle和Rectangle都继承了Shape类，并且重写了getArea()方法。这样，我们可以定义一个Shape类型的变量，并将它赋值为一个Circle或Rectangle对象，因为它们都是Shape类型的子类，并且可以无歧义地替换基类。

特点

1. 里氏替换原则强调子类必须完全实现父类的(抽象)方法。如果子类不能完全实现基类的方法，那么它们应该抛出一个异常，或者定义一个默认的实现(比如接口中的默认方法)。
2. LSP支持多态，可以在程序中使用父类对象代替子类对象，提高代码的可扩展性和可维护性。

注意事项(*重点)

1. LSP 原则是维护面向对象系统的正确性和稳定性的重要手段，但是在实际开发过程中，需要权衡不同原则的利弊，合理选择实现方式。
2. 在使用 LSP 原则时，需要对系统进行全面的分析和设计，充分考虑各种可能的情况，以确保系统的正确性和稳定性。