深入理解JavaScript系列(8)S.O.L.I.D五大原則之里氏替換原則LSP_javascript技巧

英文原文：http://freshbrewedcode.com/derekgreer/2011/12/31/solid-javascript-the-liskov-substitution-principle/

開閉原則的描述是：

Subtypes must be substitutable for their base types.
派生類型必須可以替換它的基類型。

在面向對象編程里，繼承提供了一個機制讓子類和共享基類的代碼，這是通過在基類型里封裝通用的數據和行為來實現的，然后已經及類型來聲明更詳細的子類型，為了應用里氏替換原則，繼承子類型需要在語義上等價于基類型里的期望行為。

為了來更好的理解，請參考如下代碼：
代碼如下:
function Vehicle(my) {
var my = my || {};
my.speed = 0;
my.running = false;

this.speed = function() {
return my.speed;
};
this.start = function() {
my.running = true;
};
this.stop = function() {
my.running = false;
};
this.accelerate = function() {
my.speed++;
};
this.decelerate = function() {
my.speed--;
}, this.state = function() {
if (!my.running) {
return "parked";
}
else if (my.running && my.speed) {
return "moving";
}
else if (my.running) {
return "idle";
}
};
}

上述代碼我們定義了一個Vehicle函數，其構造函數為vehicle對象提供了一些基本的操作，我們來想想如果當前函數當前正運行在服務客戶的產品環境上，如果現在需要添加一個新的構造函數來實現加快移動的vehicle。思考以后，我們寫出了如下代碼：
代碼如下:
function FastVehicle(my) {
var my = my || {};

var that = new Vehicle(my);
that.accelerate = function() {
my.speed += 3;
};
return that;
}

在瀏覽器的控制臺我們都測試了，所有的功能都是我們的預期，沒有問題，FastVehicle的速度增快了3倍，而且繼承他的方法也是按照我們的預期工作。此后，我們開始部署這個新版本的類庫到產品環境上，可是我們卻接到了新的構造函數導致現有的代碼不能支持執行了，下面的代碼段揭示了這個問題：
代碼如下:
var maneuver = function(vehicle) {
write(vehicle.state());
vehicle.start();
write(vehicle.state());
vehicle.accelerate();
write(vehicle.state());
write(vehicle.speed());
vehicle.decelerate();
write(vehicle.speed());
if (vehicle.state() != "idle") {
throw "The vehicle is still moving!";
}
vehicle.stop();
write(vehicle.state());
};

根據上面的代碼，我們看到拋出的異常是“The vehicle is still moving!”，這是因為寫這段代碼的作者一直認為加速（accelerate）和減速（decelerate）的數字是一樣的。但FastVehicle的代碼和Vehicle的代碼并不是完全能夠替換掉的。因此，FastVehicle違反了里氏替換原則。

在這點上，你可能會想：“但，客戶端不能老假定vehicle都是按照這樣的規則來做”，里氏替換原則(LSP)的妨礙（譯者注：就是妨礙實現LSP的代碼）不是基于我們所想的繼承子類應該在行為里確保更新代碼，而是這樣的更新是否能在當前的期望中得到實現。

上述代碼這個case，解決這個不兼容的問題需要在vehicle類庫或者客戶端調用代碼上進行一點重新設計，或者兩者都要改。

減少LSP妨礙
那么，我們如何避免LSP妨礙？不幸的話，并不是一直都是可以做到的。我們這里有幾個策略我們處理這個事情。

契約（Contracts）
處理LSP過分妨礙的一個策略是使用契約，契約清單有2種形式：執行說明書（executable specifications）和錯誤處理，在執行說明書里，一個詳細類庫的契約也包括一組自動化測試，而錯誤處理是在代碼里直接處理的，例如在前置條件，后置條件，常量檢查等，可以從Bertrand Miller的大作《契約設計》中查看這個技術。雖然自動化測試和契約設計不在本篇文字的范圍內，但當我們用的時候我還是推薦如下內容：

檢查使用測試驅動開發（Test-Driven Development）來指導你代碼的設計
設計可重用類庫的時候可隨意使用契約設計技術
對于你自己要維護和實現的代碼，使用契約設計趨向于添加很多不必要的代碼，如果你要控制輸入，添加測試是非常有必要的，如果你是類庫作者，使用契約設計，你要注意不正確的使用方法以及讓你的用戶使之作為一個測試工具。

避免繼承
避免LSP妨礙的另外一個測試是：如果可能的話，盡量不用繼承，在Gamma的大作《Design Patterns – Elements of Reusable Object-Orineted Software》中，我們可以看到如下建議：

Favor object composition over class inheritance
盡量使用對象組合而不是類繼承

有些書里討論了組合比繼承好的唯一作用是靜態類型，基于類的語言（例如，在運行時可以改變行為），與JavaScript相關的一個問題是耦合，當使用繼承的時候，繼承子類型和他們的基類型耦合在一起了，就是說及類型的改變會影響到繼承子類型。組合傾向于對象更小化，更容易想靜態和動態語言語言維護。

與行為有關，而不是繼承
到現在，我們討論了和繼承上下文在內的里氏替換原則，指示出JavaScript的面向對象實。不過，里氏替換原則（LSP）的本質不是真的和繼承有關，而是行為兼容性。JavaScript是一個動態語言，一個對象的契約行為不是對象的類型決定的，而是對象期望的功能決定的。里氏替換原則的初始構想是作為繼承的一個原則指南，等價于對象設計中的隱式接口。

舉例來說，讓我們來看一下Robert C. Martin的大作《敏捷軟件開發 原則、模式與實踐》中的一個矩形類型：

矩形例子
考慮我們有一個程序用到下面這樣的一個矩形對象:
代碼如下:
var rectangle = {
length: 0,
width: 0
};
[code]
過后，程序有需要一個正方形，由于正方形就是一個長(length)和寬(width)都一樣的特殊矩形，所以我們覺得創建一個正方形代替矩形。我們添加了length和width屬性來匹配矩形的聲明，但我們覺得使用屬性的getters/setters一般我們可以讓length和width保存同步，確保聲明的是一個正方形：
[code]
var square = {};
(function() {
var length = 0, width = 0;
// 注意defineProperty方式是262-5版的新特性
Object.defineProperty(square, "length", {
get: function() { return length; },
set: function(value) { length = width = value; }
});
Object.defineProperty(square, "width", {
get: function() { return width; },
set: function(value) { length = width = value; }
});
})();

不幸的是，當我們使用正方形代替矩形執行代碼的時候發現了問題，其中一個計算矩形面積的方法如下：
代碼如下:
var g = function(rectangle) {
rectangle.length = 3;
rectangle.width = 4;
write(rectangle.length);
write(rectangle.width);
write(rectangle.length * rectangle.width);
};

該方法在調用的時候，結果是16，而不是期望的12，我們的正方形square對象違反了LSP原則，square的長度和寬度屬性暗示著并不是和矩形100%兼容，但我們并不總是這樣明確的暗示。解決這個問題，我們可以重新設計一個shape對象來實現程序，依據多邊形的概念，我們聲明rectangle和square，relevant。不管怎么說，我們的目的是要說里氏替換原則并不只是繼承，而是任何方法（其中的行為可以另外的行為）。

總結
里氏替換原則（LSP）表達的意思不是繼承的關系，而是任何方法（只要該方法的行為能體會另外的行為就行）。

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