摘要：在我們做系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)設(shè)計(jì)接口或抽象類，然后由子類來(lái)實(shí)現(xiàn)抽象方法，這里使用的其實(shí)就是里氏替換原則。

定義：一個(gè)類、模塊和函數(shù)應(yīng)該對(duì)擴(kuò)展開(kāi)放，對(duì)修改關(guān)閉。

開(kāi)放-封閉原則的意思就是說(shuō)，你設(shè)計(jì)的時(shí)候，時(shí)刻要考慮，盡量讓這個(gè)類是足夠好，寫(xiě)好了就不要去修改了，如果新需求來(lái)，我們?cè)黾右恍╊惥屯晔铝?，原?lái)的代碼能不動(dòng)則不動(dòng)。這個(gè)原則有兩個(gè)特性，一個(gè)是說(shuō)“對(duì)于擴(kuò)展是開(kāi)放的”，另一個(gè)是說(shuō)“對(duì)于更改是封閉的”。面對(duì)需求，對(duì)程序的改動(dòng)是通過(guò)增加新代碼進(jìn)行的，而不是更改現(xiàn)有的代碼。這就是“開(kāi)放-封閉原則”的精神所在

舉例說(shuō)明什么是開(kāi)閉原則，以書(shū)店銷售書(shū)籍為例，其類圖如下：

項(xiàng)目上線，書(shū)籍正常銷售，但是我們經(jīng)常因?yàn)楦鞣N原因，要打折來(lái)銷售書(shū)籍，這是一個(gè)變化，我們要如何應(yīng)對(duì)這樣一個(gè)需求變化呢？
我們有下面三種方法可以解決此問(wèn)題：

修改接口
在IBook接口中，增加一個(gè)方法getOffPrice(),專門用于進(jìn)行打折處理，所有的實(shí)現(xiàn)類實(shí)現(xiàn)此方法。但是這樣的一個(gè)修改方式，實(shí)現(xiàn)類NovelBook要修改，同時(shí)IBook接口應(yīng)該是穩(wěn)定且可靠，不應(yīng)該經(jīng)常發(fā)生改變，否則接口作為契約的作用就失去了。因此，此方案否定。

修改實(shí)現(xiàn)類
修改NovelBook類的方法，直接在getPrice()方法中實(shí)現(xiàn)打折處理。此方法是有問(wèn)題的，例如我們?nèi)绻鹓etPrice()方法中只需要讀取書(shū)籍的打折前的價(jià)格呢？這不是有問(wèn)題嗎？當(dāng)然我們也可以再增加getOffPrice()方法，這也是可以實(shí)現(xiàn)其需求，但是這就有二個(gè)讀取價(jià)格的方法，因此，該方案也不是一個(gè)最優(yōu)方案。

通過(guò)擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)變化
我們可以增加一個(gè)子類OffNovelBook,覆寫(xiě)getPrice方法。此方法修改少，對(duì)現(xiàn)有的代碼沒(méi)有影響，風(fēng)險(xiǎn)少，是個(gè)好辦法（如下圖）。

為什么使用(好處)

可復(fù)用性好。
我們可以在軟件完成以后，仍然可以對(duì)軟件進(jìn)行擴(kuò)展，加入新的功能，非常靈活。因此，這個(gè)軟件系統(tǒng)就可以通過(guò)不斷地增加新的組件，來(lái)滿足不斷變化的需求。如：只變化了一個(gè)邏輯，而不涉及其他模塊，比如一個(gè)算法是abc，現(xiàn)在需要修改為a+b+c，可以直接通過(guò)修改原有類中的方法的方式來(lái)完成，前提條件是所有依賴或關(guān)聯(lián)類都按照相同的邏輯處理。

可維護(hù)性好。
由于對(duì)于已有的軟件系統(tǒng)的組件，特別是它的抽象底層不去修改，因此，我們不用擔(dān)心軟件系統(tǒng)中原有組件的穩(wěn)定性，這就使變化中的軟件系統(tǒng)有一定的穩(wěn)定性和延續(xù)性。如：一人模塊變化，會(huì)對(duì)其它的模塊產(chǎn)生影響，特別是一個(gè)低層次的模塊變化必然引起高層模塊的變化，因此在通過(guò)擴(kuò)展完成變化。

如何實(shí)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉原則的關(guān)鍵就在于“抽象”。把系統(tǒng)/軟件的所有可能的行為抽象成一個(gè)抽象底層，這個(gè)抽象底層規(guī)定出所有的具體實(shí)現(xiàn)必須提供的方法的特征。作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的抽象層，要預(yù)見(jiàn)所有可能的擴(kuò)展，從而使得在任何擴(kuò)展情況下，系統(tǒng)的抽象底層不需修改；同時(shí)，由于可以從抽象底層導(dǎo)出一個(gè)或多個(gè)新的具體實(shí)現(xiàn)，可以改變系統(tǒng)的行為，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)擴(kuò)展是開(kāi)放的。抽象是對(duì)一組事物的通用描述，沒(méi)有具體的實(shí)現(xiàn)，也就表示它可以有非常多的可能性，可以跟隨需求的變化而變化。因此，通過(guò)接口或抽象類可以約束一組可能變化的行為，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)擴(kuò)展開(kāi)放，其包含三層含義：
通過(guò)接口或抽象類約束擴(kuò)散，對(duì)擴(kuò)展進(jìn)行邊界限定，不允許出現(xiàn)在接口或抽象類中不存在的public方法。
參數(shù)類型，引用對(duì)象盡量使用接口或抽象類，而不是實(shí)現(xiàn)類，這主要是實(shí)現(xiàn)里氏替換原則的一個(gè)要求。
抽象層盡量保持穩(wěn)定，一旦確定就不要修改。
里氏替換原則（LSP）、依賴倒轉(zhuǎn)原則（DIP）、接口隔離原則（ISP）以及抽象類（Abstract Class）、接口(Interface)等等，都可以看作是開(kāi)閉原則的實(shí)現(xiàn)方法。

定義：所有引用基類（父類）的地方必須能透明地使用其子類的對(duì)象。通俗講:子類可以擴(kuò)展父類的功能，但不能改變父類原有的功能。

里氏代換原則意思說(shuō)，在軟件中將一個(gè)基類對(duì)象（父類）替換成它的子類對(duì)象，程序?qū)⒉粫?huì)產(chǎn)生任何錯(cuò)誤和異常，反過(guò)來(lái)則不成立，如果一個(gè)軟件實(shí)體使用的是一個(gè)子類對(duì)象的話，那么它不一定能夠使用基類對(duì)象。里氏代換原則是實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉原則的重要方式之一，由于使用基類對(duì)象的地方都可以使用子類對(duì)象，因此在程序中盡量使用基類類型來(lái)對(duì)對(duì)象進(jìn)行定義，而在程序運(yùn)行時(shí)再確定其子類類型，用子類對(duì)象來(lái)替換父類對(duì)象。

例如：我喜歡動(dòng)物，那我一定喜歡狗，因?yàn)楣肥莿?dòng)物的子類；但是我喜歡狗，不能據(jù)此斷定我喜歡動(dòng)物，因?yàn)槲也⒉幌矚g老鼠，雖然它也是動(dòng)物。

為什么使用(好處)

里氏代換原則是實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉原則的重要方式之一，優(yōu)點(diǎn)同開(kāi)閉原則一樣。

缺點(diǎn)

增加了對(duì)象之間的耦合性。因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，遵循里氏替換原則，盡量避免子類重寫(xiě)父類的方法，可以有效降低代碼出錯(cuò)的可能性。

實(shí)現(xiàn)原則

子類可以實(shí)現(xiàn)父類的抽象方法，但是不能覆蓋/重寫(xiě)父類的非抽象方法。

子類中可以增加自己特有的方法。

當(dāng)子類覆蓋或?qū)崿F(xiàn)父類的方法時(shí)，方法的前置條件（即方法的形參）要比父類方法的輸入?yún)?shù)更寬松。

當(dāng)子類的方法實(shí)現(xiàn)父類的抽象方法時(shí)，方法的后置條件（即方法的返回值）要比父類更嚴(yán)格。

舉例逐個(gè)講解

子類可以實(shí)現(xiàn)父類的抽象方法，但是不能覆蓋父類的非抽象方法。
在我們做系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)設(shè)計(jì)接口或抽象類，然后由子類來(lái)實(shí)現(xiàn)抽象方法，這里使用的其實(shí)就是里氏替換原則。子類可以實(shí)現(xiàn)父類的抽象方法很好理解，事實(shí)上，子類也必須完全實(shí)現(xiàn)父類的抽象方法，哪怕寫(xiě)一個(gè)空方法，否則會(huì)編譯報(bào)錯(cuò)。里氏替換原則的關(guān)鍵點(diǎn)在于不能覆蓋父類的非抽象方法。父類中凡是已經(jīng)實(shí)現(xiàn)好的方法，實(shí)際上是在設(shè)定一系列的規(guī)范和契約，雖然它不強(qiáng)制要求所有的子類必須遵從這些規(guī)范，但是如果子類對(duì)這些非抽象方法任意修改，就會(huì)對(duì)整個(gè)繼承體系造成破壞。如：類C1繼承類C時(shí)，可以添加新方法完成新增功能，盡量不要重寫(xiě)父類C的方法。否則可能帶來(lái)難以預(yù)料的風(fēng)險(xiǎn)：

public class C {
    public int func(int a, int b){
        return a+b;
    }
}

public class C1 extends C{
    @Override
    public int func(int a, int b) {
        return a-b;
    }
}
 
public class Client{
    public static void main(String[] args) {
        C c = new C1();
        System.out.println("2+1=" + c.func(2, 1));
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：2+1=1
上面的運(yùn)行結(jié)果明顯是錯(cuò)誤的。類C1繼承C，后來(lái)需要增加新功能，類C1并沒(méi)有新寫(xiě)一個(gè)方法，而是直接重寫(xiě)了父類C的func方法，違背里氏替換原則，引用父類的地方并不能透明的使用子類的對(duì)象，導(dǎo)致運(yùn)行結(jié)果出錯(cuò)。

子類中可以增加自己特有的方法
在繼承父類屬性和方法的同時(shí)，每個(gè)子類也都可以有自己的個(gè)性，在父類的基礎(chǔ)上擴(kuò)展自己的功能。前面其實(shí)已經(jīng)提到，當(dāng)功能擴(kuò)展時(shí)，子類盡量不要重寫(xiě)父類的方法，而是另寫(xiě)一個(gè)方法，所以對(duì)上面的代碼加以更改，使其符合里氏替換原則，代碼如下：

public class C {
    public int func(int a, int b){
        return a+b;
    }
}
 
public class C1 extends C{
    public int func2(int a, int b) {
        return a-b;
    }
}
 
public class Client{
    public static void main(String[] args) {
        C1 c = new C1();
        System.out.println("2-1=" + c.func2(2, 1));
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：2-1=1

當(dāng)子類覆蓋或?qū)崿F(xiàn)父類的方法時(shí)，方法的前置條件（即方法的形參/入?yún)ⅲ┮雀割惙椒ǖ妮斎雲(yún)?shù)更寬松
代碼示例

import java.util.HashMap;
public class Father {
    public void func(HashMap m){
        System.out.println("執(zhí)行父類...");
    }
}
 
import java.util.Map;
public class Son extends Father{
    public void func(Map m){//方法的形參比父類的更寬松
        System.out.println("執(zhí)行子類...");
    }
}
 
import java.util.HashMap;
public class Client{
    public static void main(String[] args) {
        Father f = new Son();//引用基類的地方能透明地使用其子類的對(duì)象。
        HashMap h = new HashMap();
        f.func(h);
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：執(zhí)行父類...
注意Son類的func方法前面是不能加@Override注解的，因?yàn)榉駝t會(huì)編譯提示報(bào)錯(cuò)，因?yàn)檫@并不是重寫(xiě)（Override），而是重載（Overload），因?yàn)榉椒ǖ妮斎雲(yún)?shù)不同。

當(dāng)子類的方法實(shí)現(xiàn)父類的抽象方法時(shí)，方法的后置條件（即方法的返回值）要比父類更嚴(yán)格。
代碼示例：

import java.util.Map;
public abstract class Father {
    public abstract Map func();
}
 
import java.util.HashMap;
public class Son extends Father{
     
    @Override
    public HashMap func(){//方法的返回值比父類的更嚴(yán)格
        HashMap h = new HashMap();
        h.put("h", "執(zhí)行子類...");
        return h;
    }
}
 
public class Client{
    public static void main(String[] args) {
        Father f = new Son();//引用基類的地方能透明地使用其子類的對(duì)象。
        System.out.println(f.func());
    }
}

執(zhí)行結(jié)果：{h=執(zhí)行子類...}

持續(xù)更新中。。。