Liskov helyettesítési elv

Az objektumorientált programozásban a Liskov helyettesítési elv (LSP) az altípus fogalmának sajátos meghatározása . Barbara Liskov és Jeannette Wing fogalmazták meg a Családi értékek: Az altípus viselkedési fogalma című cikkben :

Liskov és Wing a következő sűrített készítményt javasolta:

Ha bármely típusú objektum esetében kimutatható tulajdonság , akkor minden olyan típusú objektumra igaz , amely a altípusa .

q (x)

x

T

q (y)

y

S

S

T

Elv

A Liskov és Wing által definiált altípus fogalma a helyettesíthetőség fogalmán alapul : ha a altípusa , akkor bármely típusú objektum helyettesíthető egy típusú objektummal anélkül, hogy megváltoztatná az érintett program kívánatos tulajdonságait. $S$ $T$ $T$ $S$

Liskov elve az aláírásokra korlátozza az altípusok meghatározását:

A módszer argumentumainak ellentmondása az altípusban.
A visszatérési típusú kovariancia az altípusban.
Az altípus-módszerrel nem szabad új kivételeket létrehozni, kivéve, ha ezek maguk a szupertípus-módszer által dobott kivételek altípusai.

Számos viselkedési körülményt is meghatároznak (lásd a Szerződéses tervezés című részt ).

Tervezés szerződés alapján

Liskov helyettesítési elve szorosan kapcsolódik a szerződés-programozási módszertanhoz, amely korlátozásokat eredményez, amelyek meghatározzák, hogy a szerződések miként működhetnek együtt az öröklési mechanizmusokkal :

Az előfeltételeket nem lehet megerősíteni egy alosztályban. Ez azt jelenti, hogy nem lehet alosztálya, amelynek előfeltételei erősebbek, mint annak szuperosztálya;
Az utókörülmények nem gyengülhetnek egy alosztályban. Ez azt jelenti, hogy nem lehet alosztálya gyengébb utófeltételekkel, mint annak szuperosztálya.

Ezen túlmenően, Liskov helyettesítési elve azt sugallja, hogy egy új típusú kivételeket nem lehet az alosztály módszereivel dobni, kivéve, ha ezek a kivételek maguk is a szuperosztály metódusai által dobott kivételek altípusai.

Az osztályhierarchia ismeretét használó függvény megsérti az elvet, mert hivatkozást használ az alaposztályra, de ismernie kell az alosztályokat is. Egy ilyen függvény sérti a nyitott / zárt elvet, mert az alaposztályból származtatott osztály létrehozásakor módosítani kell.

Példa az LSP megsértésére

Az LSP megsértésének klasszikus példája:

Vegyünk egy osztályt, Rectangleamely a téglalap tulajdonságait képviseli: magasság, szélesség. Az Accessorok ezért társulnak hozzá, hogy szabadon hozzáférjenek és módosítsák a magasságot és a szélességet. Az utókezelésben meghatározzuk a szabályt: a magasság és a szélesség szabadon módosítható.
Vegyünk egy osztályt Carré, amelyet a Téglalap osztályból származtatunk. A matematikában a négyzet téglalap. Tehát természetesen meghatározzuk az osztályt az osztály Carréaltípusaként Rectangle. Utánfeltételként meghatározzuk a szabályt: a „négyzet négyzetének egyenlőnek kell lennie”.

Számíthat arra, hogy bármilyen típusú példányt képes használni Carrébárhol, ahol egy típus Rectanglevárható.

Probléma: A négyzetnek definíció szerint négy egyenlő oldala van, ezért célszerű korlátozni a magasság és a szélesség módosítását, hogy azok mindig egyenlőek legyenek. Ha azonban egy olyan négyzetet használunk, ahol viselkedésében egy téglalapra számítanak, akkor következetlen viselkedés léphet fel: a négyzet oldalai nem változtathatók meg önállóan, ellentétben a téglalap oldalaival. Rossz megoldás az lenne, ha a tér beállítóját módosítanánk, hogy megőrizzük az utóbbi változatlanságát. De ez sértené a téglalapbeállító utólagos feltételét, amely előírja, hogy a magasságot és a szélességet egymástól függetlenül lehet módosítani.

Az egyik megoldás, hogy elkerüljük ezeket a következetlenségeket, hogy távolítsa el a változékony jellege a Carréés osztályok Rectangle. Más szavakkal, csak olvasás céljából érhetők el. Az LSP-t nem sértik, azonban a "magasság" és a "szélesség" metódusokat egy négyzetre kell végrehajtani, ami szemantikailag nem értelmes.

A megoldás nem az, ha a típust egy típus Carréhelyettesítőjének tekintjük Rectangle, és két teljesen független típusként definiáljuk őket. Ez nem mond ellent annak a ténynek, hogy a négyzet téglalap. Az osztály Carréa "négyzet" fogalmának képviselője. Az osztály Rectangleegy képviselője a koncepció „téglalap”. A képviselők azonban nem azonos tulajdonságokkal rendelkeznek, mint amit képviselnek.

LSP megsértésének észlelése

Az LSP megsértésének tipikus esete könnyen felismerhető, ha az adattípus-észlelő operátort használja az objektum típusának megfelelő viselkedéshez. Például typeofC vagy C ++, isinstancePython, instanceofJava.

Például a Python függvényben:

def aFunction(anObject): if isinstance(anObject, AType): # do something elif isinstance(anObject, AnotherType): # do something else else: # default actions for the other case

Ennek az utasításnak isinstanceaz osztályon kívüli modulban történő anObjecthasználata tipikusan a Liskov-féle helyettesítési elv megsértését jelenti, és helyébe a polimorfizmus nyelvhasználatát kell beváltani .

Megjegyzések és hivatkozások

Barbara Liskov , Wing, Jeannette , " Családi értékek: Az altípus viselkedésének fogalma " ,1993. július 16(megtekintés : 2006. október 5. ) .
Barbara Liskov , Wing, Jeannette , „ Viselkedési altípus változók és kényszerek felhasználásával ” ,1999. július(megtekintés : 2006. október 5. ) .
" 11. rész, A Liskov-helyettesítési elv - 1. rész "

Kapcsolódó cikkek