Принцип подстановки Барбары Лисков

В объектно-ориентированном программировании, Принцип подстановки Лисковой (LSP) является специфичным определением подтипа предложенным Барбарой Лисков в 1987 году на конференции в основном докладе под названием Абстракция данных и иерархия .

В последующей статье Лисков кратко сформулировала свой принцип следующим образом:

Пусть <math>q(x)</math> является свойством верным относительно объектов <math>x</math> некоторого типа <math>T</math>. Тогда <math>q(y)</math> также должно быть верным для объектов <math>y</math> типа <math>S</math>, где <math>S</math> является подтипом типа <math>T</math>.

Таким образом, идея Лисков о «подтипе» дает определение понятия замещения — если S является подтипом T, тогда объекты типа T в программе могут быть замещены объектами типа S без каких либо изменений желательных свойств этой программы (например, корректность).

Этот принцип является важнейшим критерием для оценки качества принимаемых решений при построении иерархий наследования. Сформулировать его можно в виде простого правила: тип S будет подтипом Т тогда и только тогда, когда каждому объекту oS типа S соответствует некий объект oT типа T таким образом, что для всех программ P, реализованных в терминах T, поведение P не будет меняться, если oT заменить на oS.

Проектирование по контракту

Принцип подстановки (замещения) Лисков имеет близкое отношение к методологии проектирования по контракту, и ведет к некоторым ограничениям на то как контракты могут взаимодействовать с наследованием:

• Предусловия не могут быть усилены в субкласе.
• Постусловия не могут быть ослаблены в субклассе.

Также, принцип LSP подразумевает, что методы субкласса не могут выбрасывать никаких дополнительных исключений кроме тех, которые сами являются субклассами исключений выбрасываемых методами суперкласса. См. ковариантность и контрвариантность и типы данных.

Функция использующая иерархию классов с нарушениями принципа Лисков помимо оперирования ссылкой на базовый класс оказывается также вынуждена знать и о субклассе. Подобная функция нарушает принцип открытия/закрытия поскольку она требует модификации в случае появления в системе новых производных классов.

В данном контектсте принцип замещения Лисков можно переформулировать следующим образом:

Функции, которые используют ссылки на базовые классы, должны иметь возможность использовать объекты производных классов, не зная об этом.

Принцип Лисков заставляет задуматься о том, что такое «декларация типа» в терминах объектно-ориентированного языка программирования, который мы используем. Достаточно ли нам описать интерфейс объекта с помощью обычного абстрактного класса со списком методов, типами параметров и возвращаемого значения? Каким образом мы можем декларировать требования к значениям параметров метода и свойства, которыми будет обладать возвращаемое значение? Как нам описать исключения, которые может сгенерировать метод во время выполнения? Как нам описать изменение состояния объекта на разных этапах его жизненного цикла?

Задавая себе эти вопросы и находя ответы, можно спроектировать систему, которая действительно будет удовлетворять принципу замещения Лисков.

Ссылки

• The Liskov Substitution Principle, Robert Martin
• Хороший дизайн должен быть SOLID: TOP-5 архитектурных принципов