设计模式原则——里氏替换原则

设计模式原则

设计模式示例代码库地址：

https://gitee.com/Jasonpupil/designPatterns

里氏替换原则

• 继承必须确保父类所拥有的性质在子类中依然成立

• 与开闭原则不同的是开闭原则可以改变父类原有的功能，里氏替换原则不能修改父类的原有的性质，即使子类扩展了父类的功能，也不能改变父类的原有功能

• 提高兼容性、维护性和扩展性

  • 子类和父类的接口保持一致，确保在任何使用父类的地方都可以替换为子类，而不会影响系统功能
  • 子类能够无缝地替换父类，替换时不需要修改客户端代码，方便地扩展新功能而不需要对现有代码进行大规模修改
  • 由于子类完全遵循父类的契约，系统在替换子类时不容易出现未预见的运行时错误

使用场景：银行卡存储，

• 信用卡继承并重写储蓄卡的功能，破坏了里氏替换原则，根据里氏替换原则进行修改

里氏替换原则替换前示例代码：

储蓄卡类：

/*** @Description: 模拟储蓄卡功能* @Author: pupil* @Date: 2024/06/23 下午 10:04*/
public class CashCard {private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(CashCard.class);private static List<String> tradeList = new ArrayList<>();/*** 提现** @param orderId 单号* @param amount  金额* @return 状态码 0000成功、0001失败、0002重复*/public String withdrawal(String orderId, BigDecimal amount) {// 模拟支付成功logger.info("提现成功，单号：{} 金额：{}", orderId, amount);return "0000";}/*** 储蓄** @param orderId 单号* @param amount  金额* @return 状态码 0000成功、0001失败、0002重复*/public String recharge(String orderId, BigDecimal amount) {// 模拟充值成功logger.info("储蓄成功，单号：{} 金额：{}", orderId, amount);return "0000";}/*** 交易流水查询** @return 交易流水*/public List<String> tradeFlow() {logger.info("交易流水查询成功");tradeList.add("14451,100.00");tradeList.add("14451,65.00");tradeList.add("14451,76.50");tradeList.add("14451,126.00");return tradeList;}
}

信用卡类：

 /*** @Description: 模拟信用卡功能，重写父类的方法，违法里氏替换原则* @Author: pupil* @Date: 2024/06/23 下午 10:32*/public class CreditCard extends CashCard{private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(CashCard.class);/*** @param orderId 单号* @param amount  金额* @return 状态码 0000成功、0001失败、0002重复*/@Overridepublic String withdrawal(String orderId, BigDecimal amount) {// 校验if (amount.compareTo(new BigDecimal(1000)) >= 0){logger.info("贷款金额校验(限额1000元)，单号：{} 金额：{}", orderId, amount);return "0001";}// 模拟生成贷款单logger.info("生成贷款单，单号：{} 金额：{}", orderId, amount);// 模拟支付成功logger.info("贷款成功，单号：{} 金额：{}", orderId, amount);return "0000";}/**** @param orderId 单号* @param amount  金额* @return 状态码 0000成功、0001失败、0002重复*/@Overridepublic String recharge(String orderId, BigDecimal amount) {// 模拟生成还款单logger.info("生成还款单，单号：{} 金额：{}", orderId, amount);// 模拟还款成功logger.info("还款成功，单号：{} 金额：{}", orderId, amount);return "0000";}@Overridepublic List<String> tradeFlow() {return super.tradeFlow();}}

测试类：

/*** @Description: 验证测试* @Author: pupil* @Date: 2024/06/23 下午 10:33*/public class ApiTest {private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ApiTest.class);@Testpublic void test_CashCard() {CashCard cashCard = new CashCard();// 提现cashCard.withdrawal("14451", new BigDecimal(100));// 储蓄cashCard.recharge("14451", new BigDecimal(100));// 交易流水List<String> tradeFlow = cashCard.tradeFlow();logger.info("查询交易流水，{}", JSON.toJSONString(tradeFlow));}@Testpublic void test_CreditCard() {CreditCard creditCard = new CreditCard();// 支付creditCard.withdrawal("14451", new BigDecimal(100));// 还款creditCard.recharge("14451", new BigDecimal(100));// 交易流水List<String> tradeFlow = creditCard.tradeFlow();logger.info("查询交易流水，{}", JSON.toJSONString(tradeFlow));}}

结果：

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里氏替换原则替换后示例代码：

银行卡类：

/**
* @Description: 银行卡
* @Author: pupil
* @Date: 2024/06/23 下午 10:46
*/
public abstract class BankCard {private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(BankCard.class);private static List<String> tradeList = new ArrayList<String>();private String cardId;   // 卡号private String cardDate; // 开卡时间public BankCard(String cardId, String cardDate) {this.cardId = cardId;this.cardDate = cardDate;}abstract boolean rule(BigDecimal amount);/*** 正向入账，+ 钱* @param orderId 单号* @param amount 金额* @return 状态码 0000成功、0001失败、0002重复*/public String positive(String orderId, BigDecimal amount) {// 入款成功，存款、还款logger.info("卡号{} 入款成功，单号：{} 金额：{}", cardId, orderId, amount);return "0000";}/*** 逆向入账，- 钱* @param orderId* @param amount* @return 状态码 0000成功、0001失败、0002重复*/public String negative(String orderId, BigDecimal amount) {// 入款成功，存款、还款logger.info("卡号{} 出款成功，单号：{} 金额：{}", cardId, orderId, amount);return "0000";}/*** 交易流水查询** @return 交易流水*/public List<String> tradeFlow() {logger.info("交易流水查询成功");tradeList.add("14451,100.00");tradeList.add("14451,80.00");tradeList.add("14451,76.50");tradeList.add("14451,126.00");return tradeList;}public String getCardId() {return cardId;}public String getCardDate() {return cardDate;}
}/**
* @Description: 模拟储蓄卡功能
* @Author: pupil
* @Date: 2024/06/23 下午 10:04
*/
public class CashCard extends BankCard {private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(CashCard.class);public CashCard(String cardNo, String cardDate) {super(cardNo, cardDate);}boolean rule(BigDecimal amount) {return true;}/*** 提现** @param orderId 单号* @param amount  金额* @return 状态码 0000成功、0001失败、0002重复*/public String withdrawal(String orderId, BigDecimal amount) {// 模拟支付成功logger.info("提现成功，单号：{} 金额：{}", orderId, amount);return super.negative(orderId, amount);}/*** 储蓄** @param orderId 单号* @param amount  金额*/public String recharge(String orderId, BigDecimal amount) {// 模拟充值成功logger.info("储蓄成功，单号：{} 金额：{}", orderId, amount);return super.positive(orderId, amount);}}

信用卡类：

/**
* @Description: 模拟信用卡功能，重写父类的方法，违法里氏替换原则
* @Author: pupil
* @Date: 2024/06/23 下午 10:32
*/
public class CreditCard extends CashCard{private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(CashCard.class);public CreditCard(String cardNo, String cardDate) {super(cardNo, cardDate);}/*** 金额规则* 根据里氏替换原则不能重写父类的rule方法，所以新构建一个方法* @param amount* @return*/boolean rule2(BigDecimal amount) {return amount.compareTo(new BigDecimal(1000)) <= 0;}/*** 提现，信用卡贷款** @param orderId 单号* @param amount  金额* @return 状态码 0000成功、0001失败、0002重复*/public String loan(String orderId, BigDecimal amount) {boolean rule = rule2(amount);if (!rule) {logger.info("生成贷款单失败，金额超限。单号：{} 金额：{}", orderId, amount);return "0001";}// 模拟生成贷款单logger.info("生成贷款单，单号：{} 金额：{}", orderId, amount);// 模拟支付成功logger.info("贷款成功，单号：{} 金额：{}", orderId, amount);return super.negative(orderId, amount);}/*** 还款，信用卡还款** @param orderId 单号* @param amount  金额* @return 状态码 0000成功、0001失败、0002重复*/public String repayment(String orderId, BigDecimal amount) {// 模拟生成还款单logger.info("生成还款单，单号：{} 金额：{}", orderId, amount);// 模拟还款成功logger.info("还款成功，单号：{} 金额：{}", orderId, amount);return super.positive(orderId, amount);}
}

测试类：

/**
* @Description: 测试验证
* @Author: pupil
* @Date: 2024/06/23 下午 10:51
*/
public class ApiTest {private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ApiTest.class);@Testpublic void test_bankCard() {logger.info("里氏替换前，CashCard类：");CashCard bankCard = new CashCard("800999898", "2024-06-23");// 提现bankCard.withdrawal("14451", new BigDecimal(100));// 储蓄bankCard.recharge("14451", new BigDecimal(100));logger.info("里氏替换后，CreditCard类：");CashCard creditCard = new CreditCard("800999898", "2024-06-23");// 提现creditCard.withdrawal("14451", new BigDecimal(1000000));// 储蓄creditCard.recharge("14451", new BigDecimal(100));// 交易流水List<String> tradeFlow = bankCard.tradeFlow();logger.info("查询交易流水，{}", JSON.toJSONString(tradeFlow));}@Testpublic void test_CreditCard(){CreditCard creditCard = new CreditCard("800999898", "2024-06-23");// 支付，贷款creditCard.loan("14451", new BigDecimal(100));// 还款creditCard.repayment("14451", new BigDecimal(100));// 交易流水List<String> tradeFlow = creditCard.tradeFlow();logger.info("查询交易流水，{}", JSON.toJSONString(tradeFlow));}
}

结果：

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根据里氏替换原则的示例类图：

银行卡和储蓄卡是泛化关系，储蓄卡继承于银行卡

储蓄卡和信用卡是泛化关系，信用卡继承于储蓄卡