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C#面向?qū)ο缶幊讨欣锸咸鎿Q原則的示例詳解

更新時(shí)間：2022年07月26日 11:38:36 作者：技術(shù)譯民

在面向?qū)ο缶幊讨?，SOLID?是五個(gè)設(shè)計(jì)原則的首字母縮寫(xiě)，旨在使軟件設(shè)計(jì)更易于理解、靈活和可維護(hù)。本文將通過(guò)實(shí)例詳細(xì)講講C#面向?qū)ο缶幊讨欣锸咸鎿Q原則，需要的可以參考一下

在面向?qū)ο缶幊讨校?strong>SOLID 是五個(gè)設(shè)計(jì)原則的首字母縮寫(xiě)，旨在使軟件設(shè)計(jì)更易于理解、靈活和可維護(hù)。這些原則是由美國(guó)軟件工程師和講師羅伯特·C·馬丁(Robert Cecil Martin)提出的許多原則的子集，在他2000年的論文《設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)模式》中首次提出。

SOLID 原則包含：

本文我們來(lái)介紹里氏替換原則。

里氏替換原則

在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)中，里氏替換原則（Liskov Substitution principle）是對(duì)子類(lèi)型的特別定義。它由芭芭拉·利斯科夫（Barbara Liskov）在1987年的一次會(huì)議上，在名為“數(shù)據(jù)的抽象與層次”的演說(shuō)中首次提出。

里氏替換原則的內(nèi)容可以描述為：“派生類(lèi)（子類(lèi)）對(duì)象可以在程序中代替其基類(lèi)（超類(lèi)）對(duì)象。”

也就是說(shuō)，程序中的對(duì)象不管出現(xiàn)在什么地方，都應(yīng)該可以使用其派生類(lèi)（子類(lèi)）的對(duì)象進(jìn)行替換，而不影響程序運(yùn)行的正確性。

C# 示例

我們看這樣一個(gè)示例，假設(shè)一個(gè)企業(yè)有三種員工，一種是拿鐵飯碗的永久雇員，一種是合同工，一種是臨時(shí)工。我們?cè)O(shè)計(jì)幾個(gè)類(lèi)來(lái)表示這三種員工。

糟糕的示范

先定義一個(gè) Employee 基類(lèi)。

public abstract class Employee
{
    public string Name { get; set; }
    /// <summary>
    /// 計(jì)算獎(jiǎng)金
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public abstract decimal CalculateBonus();
}

再定義該基類(lèi)的三個(gè)子類(lèi)：

/// <summary>
/// 永久雇員
/// </summary>
public class PermanentEmployee : Employee
{
    public override decimal CalculateBonus()
    {
        return 80000;
    }
}

/// <summary>
/// 合同工
/// </summary>
public class ContractEmployee : Employee
{
    public override decimal CalculateBonus()
    {
        return 2000;
    }
}

/// <summary>
/// 臨時(shí)工（臨時(shí)工沒(méi)有獎(jiǎng)金）
/// </summary>
public class TemporaryEmployee : Employee
{
    public override decimal CalculateBonus()
    {
        throw new NotImplementedException(); //違反里氏替換原則
    }
}

接下來(lái)在 Main 方法中調(diào)用它們。

先定義一個(gè)類(lèi)型為基類(lèi) Employee 的變量 e，再分別使用其子類(lèi) PermanentEmployee、ContractEmployee 和 TemporaryEmployee 創(chuàng)建對(duì)象賦值給基類(lèi)變量 e，然后調(diào)用 e 的 CalculateBonus() 方法。

static void Main(string[] args)
{
    Employee e;

    e = new PermanentEmployee() { Name = "張三" };
    Console.WriteLine($"{e.Name} 的年終獎(jiǎng)是 {e.CalculateBonus()} 元");

    e = new ContractEmployee() { Name = "李四" };
    Console.WriteLine($"{e.Name} 的年終獎(jiǎng)是 {e.CalculateBonus()} 元");

    e = new TemporaryEmployee() { Name = "王五" };
    Console.WriteLine($"{e.Name} 的年終獎(jiǎng)是 {e.CalculateBonus()} 元");
}

運(yùn)行一下可以觀察到（顯而易見(jiàn)的），當(dāng)使用 PermanentEmployee 和 ContractEmployee 類(lèi)創(chuàng)建的對(duì)象替換基類(lèi)型 Employee 的變量 e 時(shí)，調(diào)用 CalculateBonus() 方法可以正常運(yùn)行，但是使用 TemporaryEmployee 類(lèi)創(chuàng)建的對(duì)象替換變量 e 時(shí)，調(diào)用 CalculateBonus() 方法拋出了異常，導(dǎo)致程序無(wú)法正常運(yùn)行。這就明顯違反了里氏替換原則。

那么，應(yīng)該如何改進(jìn)一下呢？

正確的示范

我們看到，每種員工都有基本信息 Name 屬性，但是由于臨時(shí)工 TemporaryEmployee 沒(méi)有獎(jiǎng)金，所以不需要計(jì)算獎(jiǎng)金。因此我們應(yīng)該把計(jì)算獎(jiǎng)金的方法 CalculateBonus 單獨(dú)抽象出去，而不是讓它們都繼承于同一個(gè)基類(lèi)，并將 TemporaryEmployee 子類(lèi)中的 CalculateBonus 方法拋出一個(gè)異常。

改進(jìn)后的代碼：

interface IEmployee
{
    /// <summary>
    /// 計(jì)算年終獎(jiǎng)
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public decimal CalculateBonus();
}

public abstract class Employee
{
    public string Name { get; set; }
}

/// <summary>
/// 永久雇員
/// </summary>
public class PermanentEmployee : Employee, IEmployee
{
    public decimal CalculateBonus()
    {
        return 80000;
    }
}

/// <summary>
/// 合同工
/// </summary>
public class ContractEmployee : Employee, IEmployee
{
    public decimal CalculateBonus()
    {
        return 2000;
    }
}

/// <summary>
/// 臨時(shí)工
/// </summary>
public class TemporaryEmployee : Employee
{
}

在 Main 方法中，將調(diào)用它們的測(cè)試代碼改為：

static void Main(string[] args)
{
    Employee e;
    IEmployee ie;

    var p = new PermanentEmployee() { Name = "張三" };
    e = p;
    ie = p;
    Console.WriteLine($"{e.Name} 的年終獎(jiǎng)是 {ie.CalculateBonus()} 元");

    var c = new ContractEmployee() { Name = "李四" };
    e = c;
    ie = c;
    Console.WriteLine($"{e.Name} 的年終獎(jiǎng)是 {ie.CalculateBonus()} 元");

    e = new TemporaryEmployee() { Name = "王五" };
    Console.WriteLine($"{e.Name} 是臨時(shí)工，無(wú)年終獎(jiǎng)。");
}

程序運(yùn)行正常。

這樣，這些子類(lèi)的設(shè)計(jì)便遵循了里氏替換原則。