Square 和 Rectangle 继承有什么问题？

Question

我读过一些关于将 Square 作为 Rectangle 类的继承类是一种不好的做法的文章，说它违反了 LSP（Liskov 替换原则）。我还是不明白，我用 Ruby 做了一个示例代码：

class Rectangle
    attr_accessor :width, :height
    def initialize(width, height)
        @width = width
        @height = height
    end
end

class Square < Rectangle
    def initialize(length)
        super(length, length)
    end
    def width=(number)
        super(number)
        @height = number
    end

    def height=(number)
        super(number)
        @width = number
    end
end


s = Square.new(100)

s.width = 50

puts s.height

谁能告诉我这是怎么回事？

Answer 1

考虑抽象基类或接口（无论是接口还是抽象类都是与LSP无关的实现细节）ReadableRectangle;它具有只读属性Width 和Height。可以从中派生出 ReadableSquare 类型，它具有相同的属性，但合同保证 Width 和 Height 始终相等。

从ReadableRectangle，可以定义具体类型ImmutableRectangle（在其构造函数中采用高度和宽度，并保证Height 和Width 属性将始终返回相同的值）和@987654331 @。也可以定义具体类型MutableRectangle，允许随时设置高度和宽度。

在事物的“正方形”方面，ImmutableSquare 应该可以替代ImmutableRectangle 和ReadableSquare。然而，MutableSquare 只能替代ReadableSquare [后者又可以替代ReadableRectangle。] 此外，虽然ImmutableSquare 的行为可以替代ImmutableRectangle，但获得的值由继承具体的ImmutableRectangle 类型将受到限制。如果ImmutableRectangle 是一个抽象类型或接口，ImmutableSquare 类只需要使用一个字段而不是两个来保存它的维度（对于具有两个字段的类，保存一个没什么大不了的，但不难想象一下具有更多字段的类，其中的节省可能很大）。但是，如果 ImmutableRectangle 是一个具体类型，那么任何派生类型都必须具有其基类的所有字段。

某些类型的正方形可以替代相应类型的矩形，但可变正方形不能替代可变矩形。

Answer 2

我并不总是热衷于 Liskov，因为它似乎限制了您可以根据行为而不是“本质”对继承进行的操作。在我看来，继承总是意味着一种“是”的关系，而不是“行为完全像”的关系。

话虽如此，the wikipedia article 使用您的确切示例详细说明了为什么这被某些人认为是不好的：

违反 LSP 的典型示例是从 Rectangle 类派生的 Square 类，假设宽度和高度都存在 getter 和 setter 方法。

Square 类始终假定宽度与高度相等。如果在需要 Rectangle 的上下文中使用 Square 对象，则可能会发生意外行为，因为 Square 的尺寸不能（或者说不应该）独立修改。

这个问题不容易解决：如果我们可以修改 Square 类中的 setter 方法，使它们保持 Square 不变量（即保持尺寸相等），那么这些方法将削弱（违反）Rectangle 的后置条件setter，声明维度可以独立修改。

因此，查看您的代码以及等效的 Rectangle 代码：

s = Square.new(100)            r = Rectangle.new(100,100)
s.width = 50                   r.width = 50
puts s.height                  puts r.height

左边的输出是 50，右边是 100。

但是，在我看来，这个是这篇文章的重要部分：

像这样的 LSP 违反，可能会或可能不会在实践中成为问题，这取决于使用违反 LSP 的类的代码实际预期的后置条件或不变量。

换句话说，只要代码使用类理解行为，就没有问题。

底线，正方形是矩形的真子集，对于矩形的足够松散的定义:-)

Answer 3

从 Liskov 替换原则 (LSP) 的角度来看，它的问题在于您的 Rectangles 和 Squares 是可变的。这意味着您必须在子类中显式地重新实现 setter，并失去继承的好处。如果您使Rectangles 不可变，即如果您想要一个不同的Rectangle，您创建一个新的而不是更改现有的测量值，那么违反 LSP 没有问题。

class Rectangle
  attr_reader :width, :height

  def initialize(width, height)
    @width = width
    @height = height
  end

  def area
    @width * @height
  end
end

class Square < Rectangle
  def initialize(length)
    super(length, length)
  end
end

使用attr_reader 提供getter 但不提供setter，因此具有不变性。通过此实现，Rectangles 和 Squares 都提供了对 height 和 width 的可见性，对于正方形，它们将始终相同，并且区域的概念是一致的。