【面向对象设计原则】之里氏替换原则（LSP）

里氏代换原则由2008年图灵奖得主、美国第一位计算机科学女博士Barbara Liskov教授和卡内基·梅隆大学Jeannette Wing 教授于1994年提出，所以使用的是这位女博士的性命名的一个设计原则。

里氏替换原则(Liskov Substitution Principle, LSP)：所有引用父类的地方必须能使用其子类的对象。

从这个概念可以看出这个原则是面向对象多态的一种具体实践。通俗来讲 “老爸能干的事情，儿子都能干”， 因为儿子继承了老爸的基因。 反过来讲就不对了，时代在变化，新一代虽然继承了老一代的优良传统，但是在时代的影响下，新一代有了一些新的特性，老一代可能就不具备了，比如现在的年轻人会打游戏，但是他爸不一定会。老爸会骑自行车，换成儿子也能骑。

同样的里氏代换原则告诉我们，在软件中将一个基类对象替换成它的子类对象，程序将不会产生任何错误和异常，反过来则不成立，如果一个软件实体使用的是一个子类对象的话，那么它不一定能够使用父类对象。

我们定义一个父类叫Animal, 其包含一个方法叫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}");
        }
    }

再定义一个子类Pig 集成自Animal，并覆盖父类中的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}");
        }
    }

现在我们在调用方创建一个Animal的对象并调用Say方法:

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

输出结果:

Animal Say:This is a parent class.

下来我们创建一个Pig对象赋给animal 对象并调用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();
        }

输出：

可以看出将子类的对象赋给父类的对象，并且得到了我们期望的结果。

里氏替换原则是实现开闭原则的重要方式之一（其实其它原则都是实现开闭原则OCP重要方式之一,上一篇【面向对象设计原则】之开闭原则(OCP) 有提及)，由于使用父类对象的地方都可以使用子类对象，因此在程序中尽量使用父类类型来对对象进行定义，而在运行时再确定其子类类型，用子类对象来替换父类对象。通常我们会使用接口或者抽象方法定义基类，然后子类中实现父类的方法，并在运行时通过各种手段进行类型选择调用（比如反射）。

在使用里氏替换原则时需要注意如下几个问题：

(1)子类的所有方法必须在父类中声明，或子类必须实现父类中声明的所有方法。根据里氏替换原则，为了保证系统的扩展性，在程序中通常使用父类来进行定义，如果一个方法只存在子类中，在父类中不提供相应的声明，则无法在以父类定义的对象中使用该方法。

(2)  我们在运用里氏替换原则时，尽量把父类设计为抽象类或者接口，让子类继承父类或实现父接口，并实现在父类中声明的方法，运行时，子类实例替换父类实例，我们可以很方便地扩展系统的功能，同时无须修改原有子类的代码，增加新的功能可以通过增加一个新的子类来实现。里氏替换原则是开闭原则的具体实现手段之一。这也就是我们应该更多的依赖抽象，尽量少的依赖实现细节， 其实就是我们下一篇要讲的依赖倒置原则（DIP）。