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Java设计模式(4:里氏替换原则和合成复用原则详解

2021-06-10 15:03:11其他编程人已围观

简介里氏替换原则最核心得一句话就是:子类可以扩展基类(父类)的功能,但不能改变父类原有的功能。 合成复用原则的核心是:复用时要尽量使用组合/聚合关系(关联关系),少用继承。

一、里氏替换原则

如果说实现开闭原则的关键步骤就是抽象化,那么基类(父类)和子类的继承关系就是抽象化的具体实现,所以里氏替换原则就是对实现抽象化的具体步骤的规范。即:子类可以扩展基类(父类)的功能,但不能改变父类原有的功能。

定义:一个软件实体如果适用一个父类的话,那一定是适用于其子类,所有引用父类的地方必须能透明地使用其子类的对象,子类对象能够替换父类对象,而程序逻辑不变。

里氏替换原则最核心得一句话就是:子类可以扩展基类(父类)的功能,但不能改变父类原有的功能。它包含着四种含义:

  1. 子类可以实现父类的抽象方法,但不能覆盖父类的非抽象方法。
  2. 子类可以增持自己特有的方法。
  3. 当子类的方法重载父类的方法时,方法的前置条件(即:方法的参数)要比父类方法的输入参数更为宽松。
  4. 当子类的方法实现父类的方法时(重写/重载/实现抽象方法),方法的后置条件(即:返回值)要比父类更为更为严格或者相等。

我们先来做一个简单的计算器的功能,创建一个类SumA,实现一个两数相减的功能reduce()

public class SumA {
    // 相减
    public int reduce(int a,int b){
        return a - b;
    }
}

再来创建一个类SumB,增加一个两数相加的功能,并且SumBSumA的子类:

public class SumB extends SumA {
    // 相加
    public int reduce(int a,int b){
        return a + b;
    }
}

测试一下:

public static void main(String[] args) {
    SumB sumB = new SumB();
    System.out.println("5 - 4 = "+sumB.reduce(5,4));
}

结果:

image20210610094247295.png

这么看起来结果没有错,那么根据里氏替换原则的定义:一个软件实体如果适用一个父类的话,那一定是适用于其子类,所有引用父类的地方必须能透明地使用其子类的对象,子类对象能够替换父类对象,而程序逻辑不变。

我们来将对象换成SumA的子类SumB的对象再来测试一下:

public static void main(String[] args) {
    SumA sumA = new SumB();
    System.out.println("5 - 4 = "+sumA.reduce(5,4));
}

结果:

image20210610094634682.png

可以看见结果发生了很大的变化,通过仔细查看代码我们发现SumA的两数相减方法reduce()SumB的两数相加方法reduce()名字相同。这么来就可以说SumB重写了SumA中的非抽象方法reduce(),并改变了reduce()方法的行为,使程序发生了很大的漏洞。所以我们来将SumB类进行改造:

public class SumB extends SumA {
    // 相加
    public int add(int a,int b){
        return a + b;
    }
}

SumB类中增加一个add()方法,这样一来SumB作为子类,既可以调用自己类中的add()方法,也可以调用父类SumA中的reduce()方法。我们再来测试一下:

public static void main(String[] args) {
    SumB sumB = new SumB();
    System.out.println("5 - 4 = "+sumB.reduce(5,4));
    System.out.println("5 + 4 = "+sumB.add(5,4));
}

image20210610095807092.png

当然也有人说,如果非要重写父类的方法该怎么办?我这边建议两个方法:

  1. 将现有的继承关系去掉,让SumASumB类都实现同一个接口Sum类,然后再重写Sum类中的reduce()方法。
  2. SumASumB都继承一个比较通俗的基类(父类),将现有的继承关系去掉,采用依赖、聚合,组合等关系代替。

二、合成复用原则

尽量使用对象组合/聚合,而不是使用继承达到软件复用的目的。可以使系统更加的灵活,降低类与类之间的耦合度,一个类的变化对于其他类来说影响相对较少。

继承我们称之为白箱复用,相当于把实现的细节暴露给子类,组合/聚合 也成为黑箱复用,对类之外的对象是无法获取到实现细节的。

合成复用原则的核心是:复用时要尽量使用组合/聚合关系(关联关系),少用继承。

我们先来看一个数据库连接的例子:

// 数据库连接
public class DBConnection {

    //MySQL数据连接
    public String getConnection(){
        return "MySQL数据库连接......";
    }
}
// 产品类 dao
public class ProductDAO {

    private DBConnection dbConnection;

    public void setDbConnection(DBConnection dbConnection) {
        this.dbConnection = dbConnection;
    }

    public void addProduct(){
        String connection = dbConnection.getConnection();
        System.out.println("使用【"+connection+"】增加产品");
    }
}

DBConnection是一个提供数据库连接的类,目前只支持MySQL数据库连接的方法。某一天,客户要求增加一个Oracle数据库连接的产品,那我们先在DBConnection增加一个getOracleConnection()的方法,再去修改ProductDAO类中的代码?这里且不说已经违反了开闭原则,就是各种代码的复制粘贴也让人心烦的,完全不够简洁、优雅。

我们不用去修改ProductDAO类中的代码,只需要将DBConnection类的代码改动一下:

// 数据库连接
public abstract class DBConnection {

    //数据库连接方法
    public abstract String getConnection();
}

如上面的代码,将DBConnection类改为抽象类,将getConnection()方法改为抽象方法。这样一来,如果我们需要MySQL数据库连接,就增加一个MySQLConnection类来继承DBConnection类:

public class MySQLConnection extends DBConnection {

    @Override
    public String getConnection() {
        return "MySQL数据库连接......";
    }
}

如果我们需要Oracle数据库连接,就增加一个OracleConnection类来继承DBConnection类:

public class OracleConnection extends DBConnection {

    @Override
    public String getConnection() {
        return "Oracle数据库连接......";
    }
}

最后在调用ProductDAO类中的addProduct()方法前,我们只需要调用setDbConnection()方法并传入我们所需要的DBConnection类的子类的对象就可以了。

类图:

image20210610104159716.png

最后


设计模式中的七大原则已经讲完了,共有四篇博客,感兴趣的朋友可以去我的博客空间看看。

从下一篇博客开始,我将开始讲解一下Java中常见的以及我们经常用到的一些设计模式,包括工厂模式、代理模式、单例......如果有兴趣的朋友可以继续关注我,让我们一同进步,谢谢!

文章来源:https://www.cnblogs.com/caimm/archive/2021/06/10/14870279.html

Tags:原则 里氏 替换 详解 复用 

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