里氏替换原则（LSP）

Posted 2022-11-30 茂树24

一、为什么需要LSP

先看一个例子，有一个下载类，需要将要下载的file 保存在硬盘中。

 

<script>

//硬盘类
function HardDisk () 
    this.save = function (file) 
        console.log('硬盘正字保存 '+file);
    

//下载类
function Download () 
    var _hd;
    Object.defineProperties(this,
        HardDisk:
            set:function (hd) 
                if(hd instanceof HardDisk) 
                    _hd = hd;
                else 
                    throw new Error('类型错误');
                
            ,
            get: function () 
                return _hd;
            
        
    );


Download.prototype.download = function (file) 
    if(typeof file === 'string')
        this.HardDisk.save(file);
    else 
        throw new Error("文件不符合格式");
    
;

(function () 
    var d = new Download();
    d.HardDisk = new HardDisk();
    var file = "文字文字文字"
    d.download(file);
)();
//硬盘正字保存 文字文字文字
</script>

 

 

当我保存文件的时候输出“硬盘正字保存 文字文字文字”,确实达到了预期的目的。

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随着社会的发展，出现了U盘CD等存储媒介……，所以需求改了，不仅要存储到硬盘，还要存储到u盘上，这个修改很简单了。

 

//硬盘类
function HardDisk () 
    this.save = function (file) 
        console.log('硬盘正字保存 '+file);
    

//U盘类
function UDisk () 
    this.save = function (file) 
        console.log('U盘正字保存 '+file);
    

//下载类
function Download () 
    var _d;
    Object.defineProperties(this,
        disk:
            set:function (d) 
                if(d instanceof HardDisk || d instanceof UDisk) 
                    _d = d;
                 else 
                    throw new Error('类型错误');
                
            ,
            get: function () 
                return _d;
            
        
    );

 
Download.prototype.download = function (file) 
    if(typeof file === 'string')
        this.disk.save(file);
    else 
        throw new Error("文件不符合格式");
    
;
 
(function () 
    var d = new Download();
    d.disk = new UDisk();
    var file = "文字文字文字"
    d.download(file);
)();

 

 

仅仅是在set方法中再添加一个对UDIsk判断就可以了，然后改改变量命名方式…… 如果我再添加CD存储呢，是不是也要重复这么一个过程？

 

如果编写这些HardDisk、 UDisk是一个人写的，Download是一个人开发的，最终整体过程调用又是一个人开发的。是不是第一个人添加了一个存储媒介类，都要通知第二个人说我是这么命名的等沟通呢？可能第一个人还会和第三个人进行沟通，这个大大降低了开发效率。所以说，如果不同的开发人员之间随着需求的修改频繁的交流的话，想必这种设计不是一个好的设计至少不会提高工作效率。

再从是否满足高内聚低耦合的角度分析一下需求改变之后的设计。在需求还没有更改的时候，仅仅是Downlaod类依赖于HardDisk类，这个是必须存在的。但是随着需求的不断扩充，DownLoad不仅依赖了HarDisk还依赖了UDisk、CDDisk如果以后扩展依赖的更多，使得设计僵化，如下图所示。也就是说，当其中一个类因为某些原因修改之后，可能会导致依赖的类也要进行修改。所以说这种方式依赖性是很高的具有很高的耦合度。这也就是为什么三个程序员频繁交流的原因。

 

那么问题来了能不能让download依赖于其他的类还是1,不会增加依赖，同时还能满足变化的需求呢？这种问题的解决办法就是因为HardDisk、UDisk、CDDisk都具有形同的行为，所以可以提取一个抽象类Disk来管理这些具有相似行为的概念上相近的类。使得DownLoad仅仅依赖于这一个抽象类，通过传入不同的对象，执行不同类型的存储。

 

<script>
function extend (subClass,superClass) 
    function F();
    F.prototype = superClass.prototype;
    var obj = new F();
    subClass.prototype = obj;
 
    subClass.superClass = superClass;
    if(superClass.prototype === Object.prototype) 
        superClass.prototype = superClass;
    
 

 
function AbstractDisk () 

AbstractDisk.prototype.save = function () 
    throw new Error('要保证实现类实现该方法');

 
//硬盘类
var HardDisk = (function (AbstractDisk) 
    var HardDisk = function () 
 
    
    extend(HardDisk, AbstractDisk);
 
    HardDisk.prototype.save = function (file) 
        console.log('硬盘正字保存 '+file);
    
    return HardDisk;
)(AbstractDisk);
 
 
//U盘类
var UDisk = (function (AbstractDisk) 
    var UDisk = function () 
 
    
    extend(UDisk, AbstractDisk);
 
    UDisk.prototype.save = function (file) 
        console.log('U盘正字保存 '+file);
    
    return UDisk;
)(AbstractDisk);
 
//CD盘类
var CDDisk = (function (AbstractDisk) 
    var CDDisk = function () 
 
    
    extend(CDDisk, AbstractDisk);
 
    CDDisk.prototype.save = function (file) 
        console.log('CD盘正字保存 '+file);
    
    return CDDisk;
)(AbstractDisk);
 
//下载类
function Download () 
    var _disk;
    Object.defineProperties(this,
        disk:
            set:function (d) 
                if(d instanceof  AbstractDisk) 
                    _disk = d;
                 else 
                    throw new Error('类型错误');
                
            ,
            get: function () 
                return _disk;
            
        
    );

 
Download.prototype.download = function (file) 
    if(typeof file === 'string')
        this.disk.save(file);
    else 
        throw new Error("文件不符合格式");
    
;
 
(function () 
    var d = new Download();
    d.disk = new UDisk();
    var file = "文字文字文字"
    d.download(file);
    var d2 = new Download();
    d2.disk = new HardDisk();
    var file = "^^^^^^^";
    d2.download(file);
)();
 
</script>

 

 

 

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当高兴不长时间的时候，又来需求了最近新产出了一种叫做云存储的存储方式，他和之前其他的方式不同，这个不是保存到本地Disk而是保存到网络中或者是云上。这时候在不能增加依赖性的基础上很简单啊，直接在让YunPan类继承AbstractDisk类不就行了这样Downlaod也能用了。真的是这样吗？想想看，之前无论是硬盘还是U盘还是CDsave方法都是存储到本地的方法实现，但是如果yunPan有save方法的话想必应该是存储到网络吧而不是存储到本地，所以save虽然都是保存，但是保存的行为变了，所以如果还让yunPan继承描述保存到本地这种抽象类的话，未免太牵强。还有一个重要的是，DownLaod在yunPan出现之前一直是按照存储到本地的模式写的，如果DownLoad使用了YunPan之后是不是能够工作？所以暂时的决定就是让YunPan独立成一个模块然后委托与AbstractDisk。但是js中没有委托机制，所以只能使用一个SaveTool抽象类来管理两个大类，一个是Disk本地存储抽象类，一个是云存储抽象类。同时DownLoad类也因该分为下载到本地的和下载到云的。

 

问为什么YunPan作为AbstractDisk的实现类？其实这里除了上面解析的对使用者DownLoad对save的需求是保存到本地之外，还有一层意思绝对不能作为实现类，那就是“继承”到底是什么？

所谓的继承难道就是觉得有那么几个实现类比如HardDisk、UDisk、CDDDisk都有save方法，并且都是存储媒介，可以抽象出一个基类在进行公共的管理。但是我们却忽略了一点那就是实现save的这个方法这个行为的方式应该是差不多的。所以继承有一种将一些描述共同行为的类组织在一起。比如鸟类，有飞这一个公共熟悉，所以实现类就是有麻雀等鸟，但是绝对没有企鹅吧，虽然在我们生活的逻辑中企鹅也是鸟，但是他不能飞，或者飞的方式不太一样。这个就是正如YunPan不能作为AbstractDisk原因，因为yunPan的save和另外三种存储媒介不太一样。

 

经过上述这个例子不知不觉中在需求不断变化的设计中就应用了LSP设计原则。那么接下来将详细介绍下这个原则。

 

二、什么是LSP

一般的权威的定义是：任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。这一句话起码涵盖了这两层意思。

（1）再调用其他类的过程中，务必使用其他类的抽象类或者接口的方式来使用。

正如上述第二次需求一样，如果增加了使用类的需求，（增加u盘、CD盘方式），如果downlaod不使用Disk这个基类作为实现的话，那么依赖性相比是非常大的，导致耦合度上升，从而导致代码的僵化严重，不易于日后的维护。

 

（2）子类必须继承或覆盖基类行为，并且子类保证实现的行为不会“变味”。

在之前，如果将YunPan类添加到AbstractDisk中，因为本身Download仅仅是要求存储媒介保存在磁盘中，所以下载文件的格式也是按照磁盘的格式来的。如果传入YunPan对象的话，导致DownLoad行为出错。根本原因就是YunPan不能属于AbstractDisk的实现类因为save的行为方式不同，已经变味了，所以应该通过其他的方式比如增加抽象类或者组合、依赖、委托等方式进行处理。

 

那么如何判断一个类的方法的行为是否一致呢。使用前置条件和后置条件的方式进行限制，基类的前置条件要比实现类该方法的前置条件要严格，基类的后置条件要比实现类该方法的后置条件要宽泛。在行为一样的情况下，只要满足这两个条件就说明执行的效果是一致的。

 

所以，使用继承的方式在同一某一种行为，客户类使用抽象类去调用这个行为，只有这样才能保证客户类使用的所有实现类都能实现了这个行为，同时还保证这个行为是不变味的，如果变味，说明要增加新的类型，使用新的客户类去使用他了。