C#面向对象设计原则之里氏替换原则

C#面向对象设计原则之里氏替换原则

什么是里氏替换原则

里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）是面向对象设计中的一个基本原则。它重新定义了关于继承的条款。原始的定义是由“Barbara Liskov”于1987年提出的：“如果对于每一个类型为 T1 的对象 o1 都有类型为 T2 的对象 o2，使得以 T1 定义的所有程序P在所有的对象 o1 都代换成 o2 时，程序P的行为没有发生改变，那么类型 T2 是类型 T1 的子类型”。简单点理解就是子类可以完全替换它们的父类，且程序仍然能够正常工作。

为什么需要里氏替换原则

在面向对象设计中，继承是一个重要的设计模式，它可以减少代码冗余，提高代码复用性，但是如果继承用的不好，继承就会产生让人烦恼的问题。使用里氏替换原则可以避免一些隐式的错误，并提高代码的健壮性。

如何实现里氏替换原则

为了实现里氏替换原则，我们需要遵循以下原则：

1. 子类必须完全实现父类的抽象方法。不允许子类只重写父类的部分方法。
2. 子类可以增加一些附加功能，但是不要重写或者删除已有的方法。
3. 子类可以改变一些父类的行为，但是必须有比较好的理由，且必须告诉客户端。

示例1 - 不遵循里氏替换原则

public class Rectangle
{
     public virtual int Width { get; set; }
     public virtual int Height { get; set; }
     public int Area()
     {
         return Width * Height;
     }
}

public class Square : Rectangle
{
     public override int Width
     {
          set
          {
               base.Width = value;
               base.Height = value;
          }
     }
     public override int Height
     {
          set
          {
               base.Width = value;
               base.Height = value;
          }
      }
}

在上面这个例子中，如果我们需要调用Area()方法计算一个Square的面积，结果会出乎我们的意料：

Square square = new Square();
square.Width = 5;
square.Height = 10;

int area = square.Area(); // 结果不是 50 而是 100

这是因为我们最初假定一个正方形的高度和宽度是相等的，但是现在Square类重写了Width和Height属性，并没有跟随父类的定义。这种情况就是一个明显的违反里氏替换原则的例子。

示例2 - 遵循里氏替换原则

public abstract class Shape
{
     public abstract int Area();
}

public class Rectangle : Shape
{
     public int Width { get; set; }
     public int Height { get; set; }

     public override int Area()
     {
         return Width * Height;
     }
}

public class Square : Shape
{
     public int SideLength { get; set; }

     public override int Area()
     {
         return SideLength * SideLength;
      }
}

在这个示例中，我们定义了一个抽象的基类Shape，每个形状都必须实现Area()方法。Rectangle和Square都继承了这个基类并分别实现了自己的Area()方法。对于一般化的计算面积，两个子类的定义方式是不同的，但是他们依旧能够正确地实现基类的抽象方法。

总结

里氏替换原则是一个非常重要的原则，它可以保证继承的正确性、代码的健康性和可维护性。通过遵循里氏替换原则，我们能够写出更加稳定的代码，减少出错的可能性。