我可以在这里应用里氏替换原则吗

Question

我有两个由以下类表示的数据模型：

1) ImagesSet - 一个拥有 2DImage 的对象，每个 2DImage 都有自己的位置（origin(3DPoint), x-,y-axes(3DVector) 和沿 x 和 y 轴的尺寸（以像素为单位）），但相同的像素大小（例如以 mm 为单位），x 和y轴（90度）

这个对象有以下方法（伪代码）：

• 添加图像（2D图像）；
• RemoveImage(ImageIndex);
• 数字GetNumberOfImages();
• 2DImage Get2DImage(ImageIndex);

2) 3DImage - 与第一个类似但有以下限制的对象： 它只能存储具有相同 x、y 轴和沿 x 和 y 轴的尺寸的 2D 图像。

在这种情况下从 ImagesSet 派生 3DImage 是否正确？ 从我的角度来看 3DImage “是一个” ImagesSet （但有一些小的限制） 我可以在这里应用 Liskov 替换原则吗？

在这种情况下，如果我们尝试添加具有另一个 x,y 轴的图像 - 方法 AddImage 将抛出异常或返回错误。

提前致谢， 谢尔盖

Answer 1

我同意 maxim1000 的观点，即 LSP 将被违反，因为派生类添加了基类中不存在的限制。如果您仔细查看您的描述，您会发现问题可以颠倒过来：ImageSet 可以派生自 3DImage 吗？

您的情况有点类似于椭圆圆问题。哪一个派生自另一个？圆是带约束的椭圆，还是椭圆是带附加半径的圆？关键是两者都是错误的。如果您将椭圆限制为相等的半径，则尝试设置不同值的客户端会收到错误。

否则，如果我们说椭圆只是一个约束较少的圆，我们就会犯一个更微妙的错误。假设形状可能不会超出屏幕的边界。现在假设一个圆被一个椭圆代替。根据测试的坐标，形状可能会在不更改客户端代码的情况下脱离屏幕区域。这正是违反 LSP 的。

结论是——圆和椭圆是分开的类； 3DImage 和 ImageSet 是独立的类。

Answer 2

可能只有我一个人，但每当我听到“派生或不派生”时，我的第一反应是“不派生”:)

在这种情况下有两个原因：

1. 正是因为这些“小限制”，才违反了 LSP。因此，在您的基类中有AddImage 允许添加具有任何方向的图像之前，3DImage 不是 ImagesSet。算法将无法声明它们需要此功能（并且 cmets 不是一个好地方 :)），因此您将不得不依赖运行时检查。仍然可以以这种方式进行编程，但这对开发人员来说将是一个额外的开销。

2. 每当您创建一些抽象时，了解创建它的确切原因很重要。通过推导，您可以隐式创建一个抽象——它是3DImage 的接口。而不是这个，最好显式地创建这个抽象。创建一个接口类，列出对能够在两种数据结构上工作的算法有用的方法，并使ImagesSet 和3DImage 实现该接口可能添加一些其他方法。

附： 很可能AddImage 将成为这些附加方法之一 - 在ImagesSet 和3DImage 中有所不同，但这取决于...

Answer 3

亲爱的 maxim1000 和 sysexpand，

感谢您的回答。我同意你的看法。现在很明显违反了 LSP，在这种情况下，我无法从 ImagesSet 派生 3DImage。

我需要通过以下方式重新设计解决方案：

2DImage 将包含：

• 2DDimension的
• 像素大小（以毫米为单位）
• 像素数据

2DImageOrientated 将派生自 2DImage 并将包含新数据：

• 3DPoint 原点，
• 3DVector x、y 轴

我将创建纯接口IImagesSet：

• 数字GetNumberOfImages()
• RemoveImage(ImageIndex)
• 2DImageOrientated Get2DImage()

ImagesSet 将派生自 IImagesSet 并将包含以下内容：

• 矢量2DImageOrientated>
• Add2DImage(2DImageOrientated)
• 数字GetNumberOfImages()
• RemoveImage(ImageIndex)
• 2DImageOrientated Get2DImage()

3DImage 也将派生自 IImagesSet 并将包含以下内容。

• 矢量2DImageOrientated>
• Add2DImage(2DImage)
• SetOrigin(3DPoint)
• SetXAxis(3DVector)
• SetYAxis(3DVector)
• 数字GetNumberOfImages()
• RemoveImage(ImageIndex)
• 2DImageOrientated Get2DImage()

在这种情况下，我认为没有违反 LSP。