正方形和矩形继承有什么问题？

Question

我读过一些关于将Square作为Rectangle类的继承类是不好的做法的文章，说这违反了LSP（Liskov替换原则）。我还是不明白，我用Ruby编写了一个示例代码：

class Rectangle
    attr_accessor :width, :height
    def initialize(width, height)
        @width = width
        @height = height
    end
end

class Square < Rectangle
    def initialize(length)
        super(length, length)
    end
    def width=(number)
        super(number)
        @height = number
    end

    def height=(number)
        super(number)
        @width = number
    end
end


s = Square.new(100)

s.width = 50

puts s.height

谁能告诉我它出了什么问题？

Answer 1

考虑抽象基类或接口（无论是接口还是抽象类，都是与LSP无关的实现细节）<代码> RealabrExcPosie；它具有只读属性宽度和高度。可以从中派生类型ReadableSquare，该类型具有相同的属性，但合同保证宽度和高度始终相等。

从ReadableRectgle中，可以定义具体类型ImmutableRectgle（它在构造函数中具有高度和宽度，并保证Height和Width属性将始终返回相同的值），并且MutableRectgle.我们还可以定义具体类型MutableRectgle，它允许在任何时候设置高度和宽度。

在事物的“正方形”方面，ImmutableSquare应该可以替代ImmutableRectangle和ReadableSquare。然而，MutableSquare只能替代ReadableSquare[后者反过来又可以替代ReadableRectangle]此外，虽然不可变矩形的行为可以替代不可变矩形，但通过继承具体的不可变矩形类型获得的值将受到限制。如果ImmutableRectangle是一种抽象类型或接口，那么ImmutableSquare类只需要使用一个字段而不是两个字段来保存其维度（对于一个有两个字段的类来说，保存一个字段没什么大不了的，但是不难想象类会有更多字段，这样可以节省很多）。但是，如果ImmutableRectangle是一个具体类型，那么任何派生类型都必须具有其基的所有字段。

某些类型的正方形可以替代相应类型的矩形，但是可变正方形不能替代可变矩形。

Answer 2

从Liskov替换原理（LSP）的角度来看，它的错误在于，矩形s和正方形s是可变的。这意味着您必须显式地重新实现子类中的setter，并失去继承的好处。如果您使矩形s不可变，即，如果您想要一个不同的矩形，您可以创建一个新的矩形，而不是更改现有矩形的测量值，那么违反LSP就没有问题。

class Rectangle
  attr_reader :width, :height

  def initialize(width, height)
    @width = width
    @height = height
  end

  def area
    @width * @height
  end
end

class Square < Rectangle
  def initialize(length)
    super(length, length)
  end
end

使用attr\u reader提供getter而不是setter，因此具有不变性。在这种实现中，矩形和正方形都提供了对高度和宽度的可见性，对于正方形来说，它们总是相同的，面积的概念是一致的。

Answer 3

我并不总是喜欢Liskov，因为它似乎限制了基于行为而不是“本质”的继承。在我看来，继承总是意味着一种“是”的关系，而不是一种“行为完全一样”的关系。

话虽如此，维基百科的文章用你的确切例子详细说明了为什么有些人认为这是不好的：

违反LSP的一个典型示例是从矩形类派生的Square类，假设宽度和高度都存在getter和setter方法。

Square类始终假定宽度与高度相等。如果在预期为矩形的上下文中使用正方形对象，则可能会发生意外行为，因为不能（或者更确切地说不应该）单独修改正方形的尺寸。

这个问题不容易解决：如果我们可以修改Square类中的setter方法，使它们保持平方不变（即保持尺寸相等），那么这些方法将削弱（违反）矩形setter的后条件，即可以独立修改尺寸。

因此，在等效的矩形代码旁边查看您的代码：

s = Square.new(100)            r = Rectangle.new(100,100)
s.width = 50                   r.width = 50
puts s.height                  puts r.height

输出左边是50，右边是100。

但是，在我看来，这是文章中重要的一点：

违反LSP，像这样，在实践中可能是也可能不是问题，这取决于使用违反LSP的类的代码实际期望的后置条件或不变量。

换句话说，只要使用类的代码理解行为，就没有问题。

总之，正方形是矩形的适当子集，因为矩形的定义足够宽松：-）