2.1 爱恨纠葛的父子关系
在面向对象的语言中，继承是必不可少的、非常优秀的语言机制，它有如下优点：
- 代码共享，减少创建类的工作量，每个子类都拥有父类的方法和属性；
- 提高代码的重用性；
- 子类可以形似父类，但又异于父类，“龙生龙，凤生凤，老鼠生来会打洞”是说子拥有父的“种”，“世界上没有两片完全相同的叶子”是指明子与父的不同；
- 提高代码的可扩展性，实现父类的方法就可以“为所欲为”了，君不见很多开源框架的扩展接口都是通过继承父类来完成的；
- 提高产品或项目的开放性。
自然界的所有事物都是优点和缺点并存的，即使是鸡蛋，有时候也能挑出骨头来，继承的缺点如下：
- 继承是侵入性的。只要继承，就必须拥有父类的所有属性和方法；
- 降低代码的灵活性。子类必须拥有父类的属性和方法，让子类自由的世界中多了些约束；
- 增强了耦合性。当父类的常量、变量和方法被修改时，必需要考虑子类的修改，而且在缺乏规范的环境下，这种修改可能带来非常糟糕的结果——大片的代码需要重构。
Java使用extends关键字来实现继承，它采用了单一继承的规则，C++则采用了多重继承的规则，一个子类可以继承多个父类。从整体上来看，利大于弊，怎么才能让“利”的因素发挥最大的作用，同时减少“弊”带来的麻烦呢？解决方案是引入里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，简称LSP），什么是里氏替换原则呢？它有两种定义：
第一种定义，最正宗的定义：If for each object o1 of type S there is an object o2 of type T such that for all programs P defined in terms of T,the behavior of P is unchanged when o1 is substituted for o2 then S is a subtype of T.
如果对每一个类型为T1的对象o1，都有类型为T2的对象o2，使得以T1定义的所有程序P在所有的对象o1都代换成o2时，程序P的行为没有发生变化，那么类型T2是类型T1的子类型。
第二种定义，functions that use pointers or references to base classes must be able to use objects of derived classes without knowing it.
所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。
第二个定义是最清晰明确的，通俗点讲，只要父类能出现的地方子类就可以出现，而且替换为子类还不产生任何错误或异常，使用者可能根本就不需要知道是父类还是子类。但是，反过来就不行了，有子类出现的地方，父类未必就能适应。
2.2 纠纷不断，规则压制
里氏替换原则为良好的继承定义了一个规范，一句简单的定义包含了四层含义：
我们在做系统设计时，经常会定义一个接口或抽象类，然后编码实现，调用类则直接传入接口或抽象类，其实这里已经使用了里氏替换原则。我们举个例子来说明这个原则，大家都打过CS吧，非常经典的FPS类游戏，我们来描述一下里面用到的枪，类图如图2-1所示。
图2-1 CS游戏中的枪械类图
枪的主要职责是射击，如何射击在各个具体的子类中定义，手 枪是单发射程比较近，步枪威力大射程远，机枪用于扫射。在士兵类中定义了一个方法killEnemy，使用枪来杀敌人，具体使用什么枪来杀敌人，调用的时候才知道，AbstractGun类的源程序如代码清单2-1所示。
代码清单2-1 枪支的抽象类
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publicabstractclassAbstractGun {
//枪用来干什么的？射击杀戮！
void
shoot();
}
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手 枪、步枪、机枪的实现类如代码清单2-2所示。
代码清单2-2 手 枪、步枪、机枪的实现类
extends//手 枪的特点是携带方便，射程短
@Override
System.out.println("手 枪射击...");
AbstractGun{
);
AbstractGun{
);
);
main(String[] args) {
newSoldier();
Rifle());
士兵开始杀人...
步枪射击...
在这个程序中，我们给三毛这个士兵一把步枪，然后就开始杀敌了，如果三毛要使用机枪当然也可以,直接把sanMao.killEnemy(newRifle())修改为 sanMao.killEnemy(newMachineGun())就可以了，在编写程序时Solider士兵类根本就不用知道是哪个型号的枪（子类）被传入。
注意在类中调用其他类时务必要使用父类或接口，如果不能使用父类或接口，则说明类的设计已经违背了LSP原则。
我们再来想一想，如果我们有一个玩具手 枪，该如何定义呢？我们先在类图2-1上增加一个类ToyGun，然后继承于AbstractGun类，修改后的类图如图2-2所示。
首先我们想，玩具枪是不能用来射击的，杀不死人的，这个不应该写在shoot方法中。新增加的ToyGun的源代码如代码清单2-5所示。
坏了，士兵拿着玩具枪来杀人，射不出子弹呀！如果在CS游戏中有这种事情发生，那你就等着被人爆头吧，然后看着自己凄凉的倒地。在这种情况下，我们发现业务调用类已经出现了问题，正常的业务逻辑已经不能运行，那怎么办？好办，有两种解决办法：
Number one：在Soldier类中增加instanceof的判断，如果是玩具枪，就不用来杀敌人。这个方法可以解决问题，但是你要知道，在程序中，每增加一个类，所有与这个父类有关系的类都必须修改，你觉得可行吗？如果你的产品出现了这个问题，因为修正了这样一个Bug，就要求所有与这个父类有关系的类都增加一个判断，客户非跳起来跟你干架不可！你还想要你的客户忠诚你吗？显然，这个方案被否定了。
Number two：ToyGun脱离继承，建立一个独立的父类，为了做到代码可以复用，可以与AbastractGun建立关联委托关系，如图2-3所示。
例如，可以在AbstractToy中声明声音、形状都委托给AbstractGun处理，仿真枪嘛，形状和声音都要和真实的枪一样了，然后两个基类下的子类自由延展，互不影响。
在Java的基础知识中，每位老师都会讲继承，Java的三大特征嘛，继承、封装、多态。继承就是告诉你拥有父类的方法和属性，然后你就可以重写父类的方法。按照继承原则，我们上面的玩具枪继承AbstractGun是绝对没有问题的，玩具枪也是枪嘛，但是在具体应用场景中就要考虑下面这个问题了：子类是否能够完整地实现父类的业务，否则就会出现像上面的拿枪杀敌人时却发现是把玩具枪的笑话。
注意如果子类不能完整地实现父类的方法，或者父类的某些方法在子类中已经发生“畸变”，则建议断开父子继承关系，采用依赖、聚集、组合等关系代替继承。
- 子类可以有自己的个性
子类当然可以有自己的行为和外观了，也就是方法和属性，那这里为什么要再提呢？是因为里氏替换原则可以正着用，但是不能反过来用。在子类出现的地方，父类未必就可以胜任。还是以刚才的关于枪械的例子为例，步枪有几个比较“响亮”的型号，比如AK47、G3狙击步枪等，把这两个型号的枪引入后的Rifle子类图如图2-4所示。
很简单，G3继承了Rifle类，狙击手(Snipper)则直接使用G3狙击步枪，源代码如代码清单2-7所示。
Rifle {
);
);
狙击手使用狙击枪来杀死敌人，业务场景Client类的源代码如代码清单2-9所示。
代码清单2-9 狙击手使用G3杀死敌人
Snipper();
通过望远镜查看敌人...
G3射击...
在这里系统直接调用了子类，一个狙击手是很依赖枪支的，别说换一个型号的枪了，就是换一个同型号的枪也会影响射击，所以这里就直接把子类传递了进来。这个时候，我们能不能直接使用父类传递进来呢？修改一下Client类，如代码清单2-10所示。
方法中的输入参数称为前置条件，这是什么意思呢？大家做过Web Service开发就应该知道有一个“契约优先”的原则，也就是先定义出WSDL接口，制定好双方的开发协议，然后再各自实现。里氏替换原则也要求制定一个契约，就是父类或接口，这种设计方法也叫做Design by Contract，契约设计，是与里氏替换原则融合在一起的。契约制定了，也就同时制定了前置条件和后置条件，前置条件就是你要让我执行，就必须满足我的条件；后置条件就是我执行完了需要反馈，标准是什么。这个比较难理解，我们来看一个例子，我们先定义个Father类，如代码清单2-11所示。
Father();
HashMap();
父类被执行...
根据里氏替换原则，父类出现的地方子类就可以出现，我们把上面的粗体部分修改为子类，如下代码清单2-14所示。
把父类的前置条件修改为Map类型，我们再修改一下子类方法的输入参数，相对父类缩小输入参数的类型范围，也就是缩小前置条件，源代码如代码清单2-16所示。
代码清单2-16 子类的前置条件较小
