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设计模式原则之里氏替换原则

设计模式原则之里氏替换原则

作者: 充满活力的早晨 | 来源:发表于2018-04-03 16:40 被阅读11次

    定义

    Functions that use pointers or references to base classes must be able to use objects of derived classes without knowing it.

    所有引用基类的地方必须透明的使用其子类的对象。

    定义明确的说,只要父类能出现的地方子类也可以出现,而且替换为子类不会产生任何错误或异常,但是反过来就不行,有子类出现的地方,父类未必就能适应。


    继承

    优点

    代码共享,减少创建类的工作量,每个子类都拥有父类的方法和属性

    提高代码的重用性

    子类可以形似父类,但是又异于父类。

    提高代码的可扩展性,实现父类的方法就可以了。许多开源框架的扩展接口都是通过继承父类来完成。

    提高产品或项目的开放性

    缺点

    继承是侵入性的,只要继承,就必须拥有父类的所有方法和属性

    降低了代码的灵活性,子类必须拥有父类的属性和方法,让子类有了一些约束

    增加了耦合性,当父类的常量,变量和方法被修改了,需要考虑子类的修改,这种修改可能带来非常糟糕的结果,要重构大量的代码。

    从整体来看,利大于弊。怎么才能让利的因素发挥最大的作用,同时减少弊的影响?解决方案是引入里氏替换原则


    里氏替换原则的规范

    1.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。

    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。

    2.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。

    下面的两条不适合ios,ios 没办法区分参数类型是放大还是缩小,不检测参数类型。

    3.覆盖或实现父类的方法时输入参数可以被放大

    4.覆盖或实现父类的方法时输出结果可以被缩小


    场景模拟

    我们以士兵射击为例。士兵设计可以使用很多枪步枪,手枪等等


    士兵射击UML图

    士兵设计UML图

    简单代码

    @protocol Gun<NSObject>

    -(void)shoot;

    @end

    #import "Gun.h"

    @interface Solider :

     NSObject-(void)setGun:(id<Gun>) gun;

    -(void)killEnemy;

    @end

    #import "Solider.h"

    @interface Solider()

    @property (nonatomic,strong) idsoliderGun;

    @end

    @implementation Solider

    -(void)setGun:(id<Gun>)gun{

        self.soliderGun = gun;

    }

    -(void)killEnemy{

        [self.soliderGun shoot];

    }

    @end

    #import "Gun.h"

    @interface HandGun : NSObject<Gun>

    @end

    #import "HandGun.h"

    @implementation HandGun

    -(void)shoot{

        NSLog(@"手枪射击");

    }

    @end

    #import "Gun.h"

    @interface Rifle : NSObject<Gun>

    @end

    #import "Rifle.h"

    @implementation Rifle

    -(void)shoot{

        NSLog(@"步枪射击");

    }

    @end

    #import "Gun.h"

    @interface MachineGun : NSObject<Gun>

    @end

    #import "MachineGun.h"

    @implementation MachineGun

    -(void)shoot{

        NSLog(@"机关枪射击");

    }

    @end

    测试代码

    Solider * solider=[[Solider alloc]init];

    id<Gun> gun=[HandGun new];

      [solider setGun:gun];

    [solider killEnemy];

    gun=[Rifle new];

    [solider setGun:gun];

    [solider killEnemy];

    gun=[MachineGun new];

    [solider setGun:gun];

    [solider killEnemy];

    结果

    2018-04-03 15:50:37.308121+0800 设计模式原则[54809:5684654] 手枪射击

    2018-04-03 15:50:37.308331+0800 设计模式原则[54809:5684654] 步枪射击

    2018-04-03 15:50:37.308615+0800 设计模式原则[54809:5684654] 机关枪射击

    上面这个实现就是也就是开闭原则。


    场景模拟变更

    我们用步枪射击的时候,其实步枪有很多种,有AK,AUG狙击枪。但是当我们用狙击步枪的时候我们需要打开瞄准镜才能射击。


    场景变更UML 图

    士兵设计场景扩展UML图

    场景变更代码

    #import "Rifle.h"

    @interface AUG : Rifle

    -(void)zoomOut;

    @end

    #import "AUG.h"

    @implementation AUG

    -(void)zoomOut{

        NSLog(@"打开放大镜");

    }

    -(void)shoot{

        NSLog(@"使用狙击枪射击");

    }

    @end

    solider 增加

    -(void)killEnemy:(AUG*)aug;

    -(void)killEnemy:(AUG*)aug{

        [aug zoomOut];

        [aug shoot];

    }

    测试代码

    AUG * aug = [AUG new];

        [solider killEnemy:aug];

    结果

    2018-04-03 16:13:57.310796+0800 设计模式原则[60744:5711673] 打开放大镜

    2018-04-03 16:13:57.311321+0800 设计模式原则[60744:5711673] 使用狙击枪射击

    当我们给-(void)killEnemy:(AUG*)aug函数传入一个 MachineGun 对象的时候回繁盛崩溃

    Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[MachineGun zoomOut]: unrecognized selector sent to instance 0x60000000a6a0'

    从这里可以看出里氏替换原则的缺点了。不可以向下兼容

    这证明了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。


    里氏替换原则经验

    在项目中,采用里氏替换原则时,尽量避免子类的“个性”,一旦子类有了“个性”,这个子类和父类之间的关系就难调和,把子类当做父类使用,子类的“个性”被抺杀了,把子类单独作为一个业务来使用,则会让代码间的耦合关系变得扑朔迷离–缺乏类替换的标准。(别人的经验)

    参考博客

    六大设计原则之里氏替换原则

    源代码地址

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    设计模式原则之依赖倒转原则

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