Liskov替换设计原理适配

Question

假设我有一个抽象类bird，它的一个功能是fly(int height)。

我有许多不同的鸟类类，每个类都有自己不同的飞行实现，并且该函数在整个应用程序中广泛使用。

有一天我的老板来要求我添加一只鸭子，它可以做其他鸟做的所有事情，只是它不会飞，而是在应用程序的池塘里游泳。

将鸭子添加为鸟的子类型违反了 Liskov 替换规则，因为在调用duck.fly 时，我们要么抛出异常，不执行任何操作，要么违反正确性原则。

您将如何在牢记 SOLID 设计原则的同时引入此更改？

Answer 1

您发现的问题是由于您的模型的以下不兼容功能造成的。

1. 所有的鸟都会飞
2. 鸭子是鸟
3. 鸭子不会飞

您需要更改其中一项以使语句保持一致。更改哪个既是最适合您使用的设计的问题，也是进行更改所涉及的问题。

您可以通过引入类来区分会飞和不会飞的鸟类来解决这个问题。也许为了让变化更小，你的鸟类继续飞，所以鸭子不是鸟，而是不会飞的鸟。或者，也许您扩展鸟类以创建 flybirds 类并将 fly 方法移到那里 - 两者都将涉及对现有代码的更改。

在第 3 点上抛出异常有点作弊——你的鸭子仍然不会飞，它只是使问题成为运行时问题而不是设计时问题。这可能很快，但它不是一个非常安全的方法，它需要调用代码来避免对碰巧是鸭子的鸟调用 fly。

是否允许 fly 对鸭子不做任何事情取决于您的调用代码通常期望 fly 做什么 - 实际上您通过将第 1 点中的 fly 的含义更改为“可以要求所有鸟类飞（虽然有些不会）”。在这种情况下，fly 真的变成了 flyIfyouCan，这可能表明设计不完善，但可能是实用的解决方案——尤其是在调整现有设计时。

您建议什么都不做选项的事实可能表明一条动荡最小的路线，因为如果您确实让苍蝇对鸭子什么都不做，那么您仍然需要一些特定于鸭子的代码来让它游泳，所以您可以接受在现实世界中鸭子可以飞，并且鸭子特定的代码调用游泳而不是飞 - 不如飞。

更一般地说，我认为您实际上描述的是第 1 点从“所有鸟儿都可以飞”到“所有鸟儿都可以移动”的变化，然后非鸭子实现移动如飞，鸭子实现移动如游泳（无论是他们也有飞行方法或没有）。这可能会涉及将一些现有的呼叫改为 fly 的呼叫。

Answer 2

我看到了 3 个选项：

1. 使用Bird作为通用功能的抽象基类，并从它派生FlyingBird和AquaticBird。

2. 使用 Zoran Horvat 所描述的对象组合和访问者模式：https://vimeo.com/195774910（无论如何都值得一看）——尽管在手头的情况下这似乎有点矫枉过正。

   李>

3. 使用您描述的解决方案。

最后，一切都是为了平衡。 如果您期待许多具有不同能力的不同鸟类加入，那么您应该认真考虑选项 2，否则取决于您以后如何使用课程，在 1 和 3 之间进行选择。

根据 Gilads cmets 更新选项 2（对象组合和访问者模式）

这里的主要内容是你可以拥有一个类Bird 并将能力附加到它上面，例如Flying 和Swimming，也许稍后你会决定你有其他能力或某种分类。您可以通过创建不同的接口（@98​​7654329@、ISwimmable）来实现，并具有以下内容：

public class SomeFlyingBird : BirdBase, IFlyable 
{
 ....
}

public class Duck : BirdBase, ISwimmable
{
 ....
}

然后使用访问者模式来访问具体的动作。

或者，如果您想要更健壮和优雅的东西，您可以为每个能力创建不同的类并将它们附加到 Bird 类：

public class Bird/Animal
{
     string name;
     List<Ability> abilities = new List<Ability>();

     public Bird (string name)
     {
         this.name = name;
     }

     public void Add (Ability ability)
     { 
          this.abilities.Add(ability);
     }
}

您可以稍后使用一些静态类来创建鸟类：

public static Bird CreateDuck ()
{
     var duck = new Bird("Donald");
     duck.Add(new SwimAbility());
     return duck;
}

技能和游泳可以是这样的：

public abstract class Ability
{
    public virtual void Accept(AbilityVisitor visitor) =>
        visitor.Visit(this);
}

public class SwimAbility : Ability
{
    public override void Accept(AbilityVisitor visitor)
    {
        base.Accept(visitor);
        visitor.Visit(this);
    }
}

我没有附上完整的代码，因为它不是我的，而且这个答案太长了。我再说一遍，对于你所描述的情况，这看起来有点矫枉过正。

我强烈建议您观看 Zoran Horvat 的视频并下载并使用他提供的代码： http://www.postsharp.net/blog/post/webinar-recording-object-composition

Answer 3

所以你的问题是

(1) 鸭子是鸟。

(2) 但它不会飞。

所以真正的问题是，

• 您已经实现了您的 Bird 类假设“所有鸟类都会飞”。
• 但事实并非如此。因此，您要么事先没有考虑过极端情况（如 Duck），要么不打算拥有像 Duck 这样的类。

解决方案：

所以这里要采用的最简单和最明智的解决方案是使用通用名称作为方法名称，以便双方都能达成一致。所以在这里您可以将您的方法 Bird.fly() 重命名为 Bird.move()。

所以 Duck.move() 和 Crow.move() 都有意义，但它们以自己的方式做。

所有其他可用的解决方案都会杀死多态性（使用两个不同的基类）。这意味着您将无法通过一种方法同时调用 Duck 和 Crow 来移动（分别游泳和飞行）。 （就像 Bird.move() 一样）。

在构建应用程序时会花费很多，因为您必须始终通过显式或隐式类型转换来区分它们，这非常糟糕。它会浪费你的时间并使你的应用程序很难扩展和维护。 :))