[SOLID原則(三)] 里氏替換原則(LSP)

甚麼是SOLID?

SOLID，是由Robert C. Martin等人提出的5個物件導向設計原則的英文字首組成，分別為單一職責(S)、開閉原則(O)、里氏替換(L)、介面隔離(I)以及依賴反轉(D)。SOLID提供程式開發者良好的設計指引，可以開發出易理解、易維護、易拓展的系統。

里氏替換原則（Liskov Substitution Principle，LSP）

Liskov Substitution Principle，LSP

“Let φ(x) be a property provable about objects x of type T. Then φ(y) should be true for objects y of type S where S is a subtype of T.” – B. Liskov, J. Wing

譯文：如果 S 是 T 的子類型，則適用於 T 物件的內容也適用於 S 物件。

定義不是很好懂，參考很多文章後，自己大概理解為「子類如果屬於父類，則父類應也可以替換成子類，並保持原有功能的正確」。意思是強調繼承時不應修改父類別原有的功能(也可以說是架構)，並需要實作所有抽象方法。

有個很經典的例子是”長方形不是正方形”，如果讓長方形去繼承正方形，就不符合長寬等長的限制了。

以C#多型為例

C#在多型應用時，常見的abstract/virtual…等，編譯器會有明確的限制，例如：

• abstract類別或方法只能定義不能實例化
• virtual方法雖然可在父類別實作，但子類別可以覆寫它
• 沒有定義abstract/virtual的方法則不可覆寫

多多利用這些修飾詞去設計程式框架是重要的。

舉例

最常見的例子是把父類作為容器，像是List<Shape>，我只需要計算各種形狀面積的功能，不會把Rectangle長寬欄位放在Shape內，否則遇到Polygon、Triangle…等不同形狀就會發生問題。

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

class Rectangle : Shape
{
    int width, height;
    public override int GetArea() { DoSomething... }
}

class Polygon : Shape
{
    public override int GetArea() { DoSomething... }
}

var shapes = new List<Shape>();
foreach(item in shapes)
{
    Console.WriteLine(item.GetArea());
}

不過度依賴繼承

繼承雖然可以進行拓展及重複利用，但不是沒有缺點。承上方的例子，如果寫一個含有長寬及計算面積的類別給正方形、長方形繼承，如果遇到平行四邊形或是梯形呢？是不是就顯得這類別有點多餘。

退一步海闊天空，以宏觀角度去看整個架構，了解這類別需要的功能，會發現有些程式碼不一定是必要的。如果繼承類別的過程因為耦合程度太高，無法符合LSP，可以考慮interface去抽出部分功能來降低耦合，或是重新檢視類別之間的關係。

結論

里氏替換原則提供了物件階層關聯之間的約定”子類不能修改父類功能“，不能覆寫非abstract/virtual的方法，另外在覆寫abstract/virtual時要注意不能破壞父類原本的功能。

另外在LSP在物件導向設計就像是生物學的生物分類法，定義了界門綱目科屬種，從上到下定義會越來越嚴格，就像是人類跟獼猴都屬於靈長目，所以人與猴都會繼承自靈長目，且不會違反其定義，否則就會需要重新檢視了。

參考資料

• 设计模式六大原则(二)—-里式替换原则 – 推薦這篇！
• 深入淺出 Liskov 替換原則 Liskov Substitution Principle