C#里氏替换原则
技术译民 人气:0在面向对象编程中,SOLID 是五个设计原则的首字母缩写,旨在使软件设计更易于理解、灵活和可维护。这些原则是由美国软件工程师和讲师罗伯特·C·马丁(Robert Cecil Martin)提出的许多原则的子集,在他2000年的论文《设计原则与设计模式》中首次提出。
SOLID 原则包含:
- S:单一功能原则(single-responsibility principle)
- O:开闭原则(open-closed principle)
- L:里氏替换原则(Liskov substitution principle)
- I:接口隔离原则(Interface segregation principle)
- D:依赖反转原则(Dependency inversion principle)
本文我们来介绍里氏替换原则。
里氏替换原则
在面向对象的程序设计中,里氏替换原则(Liskov Substitution principle)是对子类型的特别定义。它由芭芭拉·利斯科夫(Barbara Liskov)在1987年的一次会议上,在名为“数据的抽象与层次”的演说中首次提出。
里氏替换原则的内容可以描述为:“派生类(子类)对象可以在程序中代替其基类(超类)对象。”
也就是说,程序中的对象不管出现在什么地方,都应该可以使用其派生类(子类)的对象进行替换,而不影响程序运行的正确性。
C# 示例
我们看这样一个示例,假设一个企业有三种员工,一种是拿铁饭碗的永久雇员,一种是合同工,一种是临时工。我们设计几个类来表示这三种员工。
糟糕的示范
先定义一个 Employee 基类。
public abstract class Employee { public string Name { get; set; } /// <summary> /// 计算奖金 /// </summary> /// <returns></returns> public abstract decimal CalculateBonus(); }
再定义该基类的三个子类:
/// <summary> /// 永久雇员 /// </summary> public class PermanentEmployee : Employee { public override decimal CalculateBonus() { return 80000; } } /// <summary> /// 合同工 /// </summary> public class ContractEmployee : Employee { public override decimal CalculateBonus() { return 2000; } } /// <summary> /// 临时工(临时工没有奖金) /// </summary> public class TemporaryEmployee : Employee { public override decimal CalculateBonus() { throw new NotImplementedException(); //违反里氏替换原则 } }
接下来在 Main
方法中调用它们。
先定义一个类型为基类 Employee 的变量 e
,再分别使用其子类 PermanentEmployee、ContractEmployee 和 TemporaryEmployee 创建对象赋值给基类变量 e
,然后调用 e
的 CalculateBonus()
方法。
static void Main(string[] args) { Employee e; e = new PermanentEmployee() { Name = "张三" }; Console.WriteLine($"{e.Name} 的年终奖是 {e.CalculateBonus()} 元"); e = new ContractEmployee() { Name = "李四" }; Console.WriteLine($"{e.Name} 的年终奖是 {e.CalculateBonus()} 元"); e = new TemporaryEmployee() { Name = "王五" }; Console.WriteLine($"{e.Name} 的年终奖是 {e.CalculateBonus()} 元"); }
运行一下可以观察到(显而易见的),当使用 PermanentEmployee 和 ContractEmployee 类创建的对象替换基类型 Employee 的变量 e
时,调用 CalculateBonus()
方法可以正常运行,但是使用 TemporaryEmployee 类创建的对象替换变量 e
时,调用 CalculateBonus()
方法抛出了异常,导致程序无法正常运行。这就明显违反了里氏替换原则。
那么,应该如何改进一下呢?
正确的示范
我们看到,每种员工都有基本信息 Name
属性,但是由于临时工 TemporaryEmployee 没有奖金,所以不需要计算奖金。因此我们应该把计算奖金的方法 CalculateBonus
单独抽象出去,而不是让它们都继承于同一个基类,并将 TemporaryEmployee 子类中的 CalculateBonus
方法抛出一个异常。
改进后的代码:
interface IEmployee { /// <summary> /// 计算年终奖 /// </summary> /// <returns></returns> public decimal CalculateBonus(); } public abstract class Employee { public string Name { get; set; } } /// <summary> /// 永久雇员 /// </summary> public class PermanentEmployee : Employee, IEmployee { public decimal CalculateBonus() { return 80000; } } /// <summary> /// 合同工 /// </summary> public class ContractEmployee : Employee, IEmployee { public decimal CalculateBonus() { return 2000; } } /// <summary> /// 临时工 /// </summary> public class TemporaryEmployee : Employee { }
在 Main
方法中,将调用它们的测试代码改为:
static void Main(string[] args) { Employee e; IEmployee ie; var p = new PermanentEmployee() { Name = "张三" }; e = p; ie = p; Console.WriteLine($"{e.Name} 的年终奖是 {ie.CalculateBonus()} 元"); var c = new ContractEmployee() { Name = "李四" }; e = c; ie = c; Console.WriteLine($"{e.Name} 的年终奖是 {ie.CalculateBonus()} 元"); e = new TemporaryEmployee() { Name = "王五" }; Console.WriteLine($"{e.Name} 是临时工,无年终奖。"); }
程序运行正常。
这样,这些子类的设计便遵循了里氏替换原则。
总结
本文我介绍了 SOLID 原则中的里氏替换原则(Liskov substitution principle),并通过 C# 代码示例简明地诠释了它的含意和实现,希望对您有所帮助。
参考文档:
https://www.c-sharpcorner.com/blogs/liskov-substitution-principle-in-c-sharp
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