【面向對象設計原則】之里氏替換原則（LSP）

  里氏代換原則由2008年圖靈獎得主、美國第一位電腦科學女博士Barbara Liskov教授和卡內基·梅隆大學Jeannette Wing 教授於1994年提出，所以使用的是這位女博士的性命名的一個設計原則。

里氏替換原則(Liskov Substitution Principle, LSP)：所有引用父類的地方必須能使用其子類的對象。

從這個概念可以看出這個原則是面向對象多態的一種具體實踐。通俗來講 “老爸能幹的事情，兒子都能幹”， 因為兒子繼承了老爸的基因。 反過來講就不對了，時代在變化，新一代雖然繼承了老一代的優良傳統，但是在時代的影響下，新一代有了一些新的特性，老一代可能就不具備了，比如現在的年輕人會打游戲，但是他爸不一定會。老爸會騎自行車，換成兒子也能騎。

同樣的里氏代換原則告訴我們，在軟體中將一個基類對象替換成它的子類對象，程式將不會產生任何錯誤和異常，反過來則不成立，如果一個軟體實體使用的是一個子類對象的話，那麼它不一定能夠使用父類對象。

我們定義一個父類叫Animal, 其包含一個方法叫Say如下：

    public class Animal
    {
        private readonly string _sayContent;

        public Animal(string sayContent)
        {
            _sayContent = sayContent;
        }
        public virtual void Say()
        {
            Console.WriteLine($"Animal Say:{_sayContent}");
        }
    }

再定義一個子類Pig 集成自Animal，並覆蓋父類中的Say 方法如下：

    public class Pig:Animal
    {
        private readonly string _sayContent;

        public Pig(string sayContent) : base(sayContent)
        {
            _sayContent = sayContent;
        }

        public override void Say()
        {
            Console.WriteLine($"Pig Say:{_sayContent}");
        }
    }

現在我們在調用方創建一個Animal的對象並調用Say方法:

            Animal animal = new Animal("This is a parent class.");
            animal.Say();

輸出結果:

Animal Say:This is a parent class.

下來我們創建一個Pig對象賦給animal 對象並調用Say方法：

        static void Main(string[] args)
        {
            Animal animal = new Animal("This is a parent class.");
            animal.Say();

            animal = new Pig("This is a sub class.");
            animal.Say();

            Console.ReadKey();
        }

輸出：

可以看出將子類的對象賦給父類的對象，並且得到了我們期望的結果。

里氏替換原則是實現開閉原則的重要方式之一（其實其它原則都是實現開閉原則OCP重要方式之一,上一篇【面向對象設計原則】之開閉原則(OCP) 有提及)，由於使用父類對象的地方都可以使用子類對象，因此在程式中儘量使用父類類型來對對象進行定義，而在運行時再確定其子類類型，用子類對象來替換父類對象。通常我們會使用介面或者抽象方法定義基類，然後子類中實現父類的方法，併在運行時通過各種手段進行類型選擇調用（比如反射）。

在使用里氏替換原則時需要註意如下幾個問題：

      (1)子類的所有方法必須在父類中聲明，或子類必須實現父類中聲明的所有方法。根據里氏替換原則，為了保證系統的擴展性，在程式中通常使用父類來進行定義，如果一個方法只存在子類中，在父類中不提供相應的聲明，則無法在以父類定義的對象中使用該方法。

      (2)  我們在運用里氏替換原則時，儘量把父類設計為抽象類或者介面，讓子類繼承父類或實現父介面，並實現在父類中聲明的方法，運行時，子類實例替換父類實例，我們可以很方便地擴展系統的功能，同時無須修改原有子類的代碼，增加新的功能可以通過增加一個新的子類來實現。里氏替換原則是開閉原則的具體實現手段之一。這也就是我們應該更多的依賴抽象，儘量少的依賴實現細節， 其實就是我們下一篇要講的依賴倒置原則（DIP）。