java - Liskov 替换原则和多重层次结构

Question

此问题是 this 的后续问题.我正在尝试定义涉及多个基派生对的类层次结构。作为说明性示例，假设我有一个类 Animal 和一个类 Food。 Animal 有一个纯虚函数来标记它的食物偏好，以食物为参数。

class Food
{
    public:
    virtual void printName() {
    //......
    }
};

class Animal
{
    public:
    Food *_preferredFood;
    virtual void setFoodPreference(Food *food)=0;

};

我需要编写只处理这些基类的代码，并调用纯虚函数。例如，我有一个 ZooManager 类，它为每只动物设置食物偏好。

class ZooManager
{
    vector<Aninal*> animals;
    public:
    void setAllPreferences(vector<Food *> foods) {
        assert(animals.size() == foods.size());
        for(int i =0;i<animals.size();i++) {
            animals[i]->setFoodPreference(foods[i]);
        }
    }
};

到目前为止一切顺利。现在的问题是，Food 和 Animal 有许多不同的派生类。 Food 有派生类 Fruit 和 Meat，Animal 有派生类 Carnivore 和食草动物。 Herbivore 只能接受Fruit 作为食物偏好，Carnivore 只能接受Meat。

class Fruit : public Food
{
};
class Meat : public Food
{
};
class Carnivore: public Animal
{
    public:
    void setFoodPreference(Food *food) {
    this->_preferredFood = dynamic_cast<Meat *>(food);
    }
};
class Herbivore: public Animal
{
    public:
    void setFoodPreference(Food *food) {
    this->_preferredFood = dynamic_cast<Fruit *>(food);
    }
};

我可以在不违反里氏替换原则的情况下为此创建类继承吗？虽然我在这个问题中使用了 C++，但我也欢迎特定于 Java 的答案。

Answer 1

首先，您的setFoodPreference 必须有失败 选项。这让 setFoodPreference 接受一个 Food* 并具有设置食物偏好或失败的后置条件。

动态转换也可能是 LSP 的失败，但如果您将类型不变量设置得足够模糊，从技术上讲，这并不是失败。

通常，dynamic_cast 表示传递的参数类型及其属性不足以判断参数是否具有某些属性。

原则上，setFoodPreference(Food*) 应该根据传入的参数必须具有哪些 Food* 属性来指定，以便设置成功; Food* 的动态类型不是 Food* 属性。

因此:LSP 指出 Food 的任何子类都必须遵守所有 Food 不变量。 Animal 也是如此。您可以通过使不变量模糊和方法的行为不可预测来避免违反 LSP；基本上是说“它可能因不明原因而失败”。这……不是很令人满意。

现在，您可以退后一步，确定您的Food* 的动态类型是Food* 的部分界面;这使得界面宽泛得离谱，并且 mock 了 LSP。

LSP 的要点是您可以推理 Food* 而无需考虑其子类类型；它们是“作为食物的运作方式”。您的代码与子类类型紧密绑定(bind)，从而绕过了 LSP 点。

有很多方法可以解决这个问题。如果 Food 有一个枚举说明它是什么食物，而你永远不会动态转换为 Meat 而是询问 Food 它是否是肉，你避免它。现在您可以根据 Food 的界面指定 setFoodPreference 的行为。