PHP OO 物件導向原則:里氏替換原則LSP
OO_Principle_LSP
物件導向有五個原則 S.O.L.I.D. ：
- 單一職責原則 SRP (Single Responsibility Principle)
- 開放封閉原則 OCP (Open Closed Principle)
- 里氏替換原則 LSP (Liskov Substitution Principle)
- 介面隔離原則 ISP (Interface Segragation Principle)
- 依賴反轉原則 DIP (Dependency Inversion Principle)
更多物件導向的理論的學習內容會整理到 PHP OO 的進階教學:
里氏替換原則 LSP (Liskov Substitution Principle)
一、定義與說明：
所有子類別都可以代理父類別的工作。
Subtypes must be substitutable for their base types.
里氏替換原則原則要能夠成立，介面(interface)/抽象方法(Abstract method) 就必須要遵守定義去實做。
又被稱為 Design by Contract ，即按照契約設計 ，子類別需兌現對父類別的承諾，遵照父類別設計開發。
作為子類別的方法必須和他們父類別的方法操作一致，子類別中可以擁有父類別沒有的特殊功能，但是繼承的方法，功能應該兩者一致的。
子類不只是實現父類別的方法，而且必須名符其實，否則會發生無法預料的事情。
二、遵守單一職責原則的結果：
確保行為的正確性：
Client 端只會透過介面與抽象方法的定義來判斷一個方法的行為，如果有遵守 LSP 原則，就可以確保動作的行為會如預期般的運作。
如果程式沒有達到 LSP 原則，程式的行為將變得「不可預測」，換句話說可能產生不可預知且不容易察覺的 bugs。
簡單的例子是：
如果有一個父類別的 method 名稱叫做 getName，但是子類別實作 getName 的時候卻回傳 $this->id，這樣的情況下，別人看到 getName 的 function 就以為他是回傳 Name ，但實際上是回傳 ID ，而且該失誤無法在建置時發現，可能需要執行時才會發生錯誤。
如果有一個父類別的 method 名稱叫做 getName，但是子類別實作 getName 的時候卻回傳 $this->id，這樣的情況下，別人看到 getName 的 function 就以為他是回傳 Name ，但實際上是回傳 ID ，而且該失誤無法在建置時發現，可能需要執行時才會發生錯誤。
三、如何設計里氏替換原則的類別？：
子類別必須遵從父類別或介面的設計理念去實作方法
經典錯誤範例：
在程式設計中，正方形是矩形的子類別嗎？
Rectangle 矩形：
class Rectangle {
private $topLeft;
private $width;
private $height;
public function setHeight($height) {
$this->height = $height;
}
public function getHeight() {
return $this->height;
}
public function setWidth($width) {
$this->width = $width;
}
public function getWidth() {
return $this->width;
}
}
這是一個矩形的類別，含有 width 和 height 屬性，以及 setter 與 getter 。想像我們的應用程式已經開發完成並且有多個 Client 已經開始使用了，現在這些 Client 要求要有新功能：操控正方形。
在現實生活與幾何學中，正方形是長方形的一部分。所以我們建立了一個 Square 類別來繼承 Rectangle 類別。通常來說，繼承關系是
is-a 的關系，就如同“正方形 is a 矩形”。很明顯一個正方形是一個長方形，可以滿足所有常規的目的和用途。這就建立了 is-a 的關系，Square 的類別可以從 Rectangle 衍生。
但是在程式設計中，正方形真的是矩形的一種嗎？
Square 正方形：
class Square extends Rectangle {
public function setHeight($value) {
$this->width = $value;
$this->height = $value;
}
public function setWidth($value) {
$this->width = $value;
$this->height = $value;
}
}
依照”正方形是矩形的一種”來設計，正方形也有 width 與 heigth，只是他們是等長的。因此我們可以覆寫父類別的 setter 來讓 width 跟 heigth 相等。
接下來要來驗證正方形會如何影響 Client 的程式..
class Client {
function areaVerifier(Rectangle $r) {
$r->setWidth(5);
$r->setHeight(4);
if($r->area() != 20) {
throw new Exception('Bad area!');
}
return true;
}
}
由上方程式碼可得知這是一個計算矩形面積的 client 程式，並且會在程式運行結果不如預期的時候丟出例外訊息。
function area() {
return $this->width * $this->height;
}
當然我們需要在 Rectangle 矩形類別中加入一個 method area() 來提供 client 需要的面積。
驗證：
最後我們開始驗證程式，傳遞一個空的 rectangle 物件與空的 Square 物件至 areaVerifier() 方法：
最後我們開始驗證程式，傳遞一個空的 rectangle 物件與空的 Square 物件至 areaVerifier() 方法：
function testRectangleArea() {
$r = new Rectangle();
$c = new Client();
$c->areaVerifier($r);
}
function testSquareArea() {
$r = new Square();
$c = new Client();
$c->areaVerifier($r);
}
其中 areaVerifier()的
類型提示TypeHint類型為 Rectangle 類別。
如果 Square 正方形類別有繼承 Rectangle 類別的話，那麼areaVerifier()方法的
類型提示TypeHint並不會出現錯誤。但是真正運行的結果卻是錯誤的！輸出結果：Exception : Bad area!
#0 /paht/: /.../.../LspTest.php(18): Client->areaVerifier(Object(Square))
#1 [internal function]: LspTest->testSquareArea()
結論：
為什麼要這樣驗證呢？因為依照 LSP 原則來說“子類別一定可以取代父類別”，但是 Square 覆寫了父類別的方法後卻沒辦法提供與 Ractangle 一樣的結果，也就是違反了”子類別一定可以取代父類別”的條件。
開放封閉原則（Open Closed Principle）是許多物件導向的啟示思想的核心。符合該原則的應用程序在可維護性、可重用性和彈性等方面會表現的更好。
里氏替換原則（Liskov Substitution Principle）則是實現 OCP 原則的重要方式。只有當子類別能夠完全替代它們的父類別類時，使用父類別的函數才能夠被安全的重用，然后子生類也可以被放心的修改了。
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