LSP的可替换性定义与正方形/长方形问题

Barbara Liskov（1988年）对子类型的定义抓住了里氏替换原则的精髓：如果对每个类型为S的对象o1，都存在一个类型为T的对象o2，能让操作T类型的程序P在用o2替换o1后行为保持不变，那么S就是T的子类型——这句话的重心不在继承语法，而在”替换后行为不变”这个可验证的行为契约。一个符合LSP的例子是License类衍生出PersonalLicense与BusinessLicense两个子类型，各自用不同算法计算授权费用，但调用方Billing应用程序的行为完全不依赖于具体用的是哪个衍生类，两者可以随意互换。正方形/长方形问题是违反LSP的经典反例：Square类不是Rectangle类的子类型，因为Rectangle的宽高可以分别独立修改，Square的宽高却必须同步变化——User类始终以为自己在操作Rectangle，如果代码里先setW(5)再setH(2)，期望面积是10，但如果传入的实际是Square对象，这个断言就会失败。要防范这种情况，唯一的办法是在User类里加if语句去区分Rectangle和Square——但这恰恰说明可替换性已经被破坏了：一旦User类的行为需要依赖它具体使用的是哪个类，这两个类就不再能互相替换，LSP的整个意义也就荡然无存。